专题1 第2单元 第1课时 原电池的工作原理-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1苏教版（河北专版）（教师用书）

第二单元　化学能与电能的转化 第1课时　原电池的工作原理 学习目标 1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2．了解原电池的工作原理。 3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 4．掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 知识点一　原电池的工作原理 1．实验探究：锌和硫酸铜溶液反应中能量转化 操作 向一支小烧杯中加入1.0 mol·L－1 CuSO4溶液约30 mL，再加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度 现象 Zn逐渐__溶解__，有__红色__物质生成，溶液温度__升高__，颜色__变浅__ 能量转化 化学能转化为__热能__ 原因解释 Zn把电子直接传递给Cu2＋，离子方程式：　Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋　 2．实验探究：铜锌原电池的构造与工作原理 装置示意图 实验现象 锌片__逐渐溶解__，铜片上红色固体质量__增加__，溶液颜色__变浅__，电流计指针发生__偏转__，用温度计测量两烧杯溶液的温度几乎不变 能量转化 化学能转化为__电能__ 原因解释 (1)在ZnSO4溶液中，锌片上的锌原子__失__电子，发生__氧化__反应，形成__Zn2＋__进入溶液，__负__极电极反应式为　Zn－2e－===Zn2＋　； (2)在CuSO4溶液中，溶液中的__Cu2＋__从铜片上得电子，还原成为__Cu__并沉积在铜片上，__正__极电极反应式是　Cu2＋＋2e－===Cu　； (3)总电池反应式是　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　 电子或离子 的移动方向 (1)导线(外电路)中，电子从__Zn__片(__负__极)移向__Cu__片(__正__极)； (2)盐桥(内电路)中的__Cl－__离子移向ZnSO4溶液，__K＋__离子移向CuSO4溶液 3．原电池工作原理 (1)定义：原电池是将__化学能__转化为__电能__的装置。 (2)电极名称及电极反应 ①负极：电子__流出__的一极，发生__氧化__反应。 ②正极：电子__流入__的一极，发生__还原__反应。 (3)构成条件 ①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种__金属__和一种能导电的__非金属__)。 ②__电解质__溶液。 ③构成闭合回路。 ④能自发进行的__氧化还原__反应。 (4)盐桥的作用 ①__形成闭合回路__。 ②__平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性__。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能。 ●特别提醒 理解记忆原电池中的四个“方向” (1)外电路中电子移动方向：负极→正极。 (2)外电路中电流方向：正极→负极。 (3)电池内部离子移动方向：阴离子→负极，阳离子→正极。 (4)盐桥(含KCl饱和溶液)中离子移动方向：K＋→正极，Cl－→负极。 [思考探究] 1．含有盐桥的原电池，如果撤去盐桥，还有电流吗？ 提示　若撤去盐桥，则不能构成闭合回路，不能形成原电池，因此不再有电流。 2．活泼性强的金属一定做负极吗？ 提示　不一定。例如Mg－Al－H2SO4溶液构成的原电池中，Mg为负极，而在Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极。 [归纳提升] 1．原电池的工作原理 2．含盐桥原电池的特点及优点 (1)特点 两个烧杯中液体靠盐桥连接，且电极材料与相应容器中的电解质溶液的阳离子相同。 (2)盐桥的作用 平衡电荷、构成闭合回路，若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则不能构成闭合回路，形不成原电池。 (3)优点 含盐桥的原电池与不含盐桥的原电池相比，效率高且电流平稳，放电时间长。 3．原电池正负极的判断 4．电极反应式书写的一般步骤 1．(2022·宁夏期末)关于锌铜原电池装置(如图所示)，下列分析正确的是(　　) A．一段时间后两烧杯中c(Zn2＋)、c(Cu2＋)均减小 B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生反应：Cu－2e－===Cu2＋ C．原电池工作时，Zn电极发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn D．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 解析　Zn为负极，反应为Zn－2e－===Zn2＋，溶液中Zn2＋浓度增大，A错误；Cu为正极，工作时电子流入，反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；原电池工作时，Zn电极发生氧化反应，C错误；正、负极得失电子数相等时，相加为总反应式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，D正确。 答案　D 2．根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。 (1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池： ①正极反应式是____________________________________________________________________