第四章 第一节 第1课时 原电池的工作原理-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（人教版）

第一节　原电池 第1课时　原电池的工作原理 [课标解读]　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。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点一　原电池工作原理 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 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 [链接教材]——人教版选择性必修1 P94思考与讨论 1．实验探究中电子、离子的运动方向？ 提示： 2．盐桥的作用？本实验中最大的优点是什么？ 提示：①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。 最大优点：能持续稳定的提供电流 　(双选)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　) 甲　　　　　乙　 A．反应开始时，乙中石墨电极上发生还原反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中加入少量FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 [解析]　由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变为Fe2＋被还原，I－失去电子变为I2被氧化，所以A错误、B项正确；电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；在甲中加入少量FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中的石墨电极为负极，乙中的石墨电极为正极，D错误。 [答案]　AD [拓展探究]　 1．上题装置中，盐桥中离子是如何移动的？ 提示：阳离子移向甲，阴离子移向乙。 2．盐桥中的溶液能否用AgNO3溶液？ 提示：不能用AgNO3溶液，Ag＋与Cl－、I－形成AgCl沉淀、AgI沉淀消耗盐桥中的AgNO3。 [对点训练1]　锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池中c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中的Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中的电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，就有65 g Zn2＋进入乙池，乙池溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。 [归纳总结]　原电池正负极的判断 知识点二　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比作正极的金属强。 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 示意图为 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 　设计原电池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。 负极：____________，电极反应：____________； 正极：____________，电极反应：