第11讲 原电池-【创新讲义】2023-2024高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修1）

第十一讲 原电池 1. 以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 2. 进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能理解带有盐桥原电池的实用性。 3. 通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。 在化学反应中，化学能与其他形式的能量可以相互转化并遵循能量守恒定律。原电池是将化学能转化为电能的装置，依据为氧化还原反应。本节课的重要内容为原电池正负极的判断及原电池的原理，重难点为原电池反应方程式的书写。 知识点一：原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 1.原电池的构成条件 (1)定义：能把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件： 2.实验探究：锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 【注意】　(1)盐桥作用：离子通道，形成闭合回路。避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。 (2)原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 二、原电池的正负极的判断 判断依据 负极 正极 电极材料 活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中离子定向流动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 与电解质溶液能否发生反应 能自发发生氧化还原反应的金属 不能自发发生氧化还原反应的金属(非金属) 反应现象 电极溶解 电极增重或有气泡产生 三、原电池的应用 1.加快化学反应速率 在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 2.金属活动性强弱比较 一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属。 如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。 3.设计原电池 理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (1)外电路 负极——化合价升高的物质 正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒 (2)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3 示意图 例1.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是(　　) A．均发生了化学能转化为电能的过程 B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C．工作过程中，电子均由Zn电极经导线流向Cu电极 D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 例2.在图中的8个装置中，属于原电池的是( ) A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦ 例3.如图是某同学设计的原电池装置： (1)电极Ⅰ上发生________(填反应类型)，作________(填电极名称)。 (2)电极Ⅱ的电极反应式为__________________________________________________。 (3)该原电池的总反应式为_______________________________________________。 (4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是___________________________________。 例4.10 mL浓度为1 mol·L－1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的3 mol·L－1的硫酸溶液 B．加入适量的蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 例5.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 装置 现象 金属A不断溶解形成二价金属离子 C极质量增加 A极有气泡产生 根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是_____________________________