(讲义)专题1 第2单元 基础课时4 原电池的工作原理-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(苏教版2019)

第二单元　化学能与电能的转化 基础课时4　原电池的工作原理 1．通过以锌铜原电池为例，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，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2．通过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过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 一、原电池的工作原理 1．原电池的构成 2．实验探究：锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置 示意图 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，电极反应式 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 【特别提醒】　(1)盐桥(以铜锌原电池为例)的理解。 ①成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。 ②离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③作用：a.使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。b.避免电极与电解质溶液反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。 (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。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极 (×) (2)原电池中负极发生的反应是还原反应 (×) (3)铜锌原电池中电子由锌电极经过溶液流向铜电极 (×) (4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极 (√) (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属 (×) 二、实验探究——原电池的设计 请根据离子反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu设计一个原电池。 1．将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：Cu2＋＋2e－===Cu。 2．确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铁作负极，用铜作正极。 3．确定电解质溶液 (1)负极区用FeCl2溶液作电解液； (2)正极区用CuCl2溶液作电解液； (3)如果原电池中没有盐桥，可用CuCl2溶液作电解液。 4．构成闭合回路 将电极用导线连接，使之构成闭合回路。 5．确定装置图 无盐桥　　　　　有盐桥 原电池的工作原理、正负极的判断及电极反应式的书写 A　　　B (注：盐桥中装有KCl饱和溶液的琼脂) 如图是某原电池装置示意图，结合本图讨论原电池的工作原理、正负极的判断及电极反应式的书写。 [问题1]　盐桥的作用是什么？盐桥中阴阳离子的运动方向是怎样的？ [提示]　作用：①使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。②避免电极与电解质溶液反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。离子移动方向：Cl－移向CuCl2溶液，K＋移向FeCl3溶液。 [问题2]　在该原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？ [提示]　由于金属Cu比金属Pt活泼，Cu失去电子，电子通过导线流向铂片。电子不能通过电解质溶液。在A中，盐桥中的K＋移向FeCl3溶液，在B中，盐桥中的Cl－移向CuCl2溶液，导线中电子的定向移动形成电流，溶液中阴、阳离子的定向移动形成电流。 [问题3]　在该原电池中，得失电子的物质是什么？各发生什么反应类型？Pt和Cu各为什么电极？ [提示]　Cu失电子发生氧化反应、FeCl3溶液中Fe3＋得电子发生还原反应；Pt为正极，Cu为负极。 [问题4]　写出Pt和Cu的电极反应式及该原电池的总反应。 [提示]　Pt：Fe3＋＋e－===Fe2＋　Cu：Cu－2e－===Cu2＋；总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 1．原电池工作原理示意图 轻巧记忆(锌铜原电池工作原理)： 2．原电池正负极的判断 3．原电池的电极材料“两注意” (1)注意电解质溶液对电极类型的影响。 一般较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但若是较不活泼的金属发生的氧化还原反应设计的原电池，则是较不活泼的金属作负极。例如：镁－铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正