专题1 第二单元 第1课时 原电池的工作原理-【导与练】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步全程学习全书word（新教材，苏教版）

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 1.通过原电池工作原理的探究,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.通过原电池构成条件的学习,了解原电池的工作原理。 学习任务1　原电池的工作原理 1.铜锌原电池 (1)实验探究: 项目 实验操作(装置) 实验现象 实验结论 实验1 向CuSO4溶液中加入适量锌粉,用温度计测量溶液的温度 溶液的温度升高 Zn与CuSO4溶液反应放热 实验2 将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中,将盐桥两端插入两只烧杯的电解质溶液中,观察实验现象 ①锌片溶解,铜片加厚变亮; ②CuSO4溶液的颜色变浅; ③电流计指针发生偏转 有电流产生 取出盐桥,再观察实验现象 电流计指针不发生偏转 无电流产生 (2)结论:实验1的能量变化的主要形式为化学能转化为热能;实验2的能量变化的主要形式为化学能转化为电能。 (3)铜锌原电池的工作原理。 Zn片为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,反应类型是氧化反应。 Cu片为正极,电极反应式为Cu2++2e-Cu,反应类型是还原反应。 总反应式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,电子的流动方向:Zn片→导线→铜片。 盐桥中K+移向CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液。 锌铜原电池中盐桥有什么作用? 提示:连接两个半电池,保持溶液的电中性,形成闭合回路。 2.原电池的构成 (1)半电池。 原电池由两个半电池组成,半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料。 一般情况下,两个活泼性不同的电极,相对活泼的金属作负极,较不活泼的金属(或导电的非金属)作正极。 (3)形成闭合回路。 两个半电池,外电路通过导线连接,内电路通过盐桥连接,形成闭合回路。 判断下列有关原电池的说法是否正确。 (1)原电池能将化学能100%的转化为电能。(　×　) 提示:原电池反应中有一部分能量转化为热能等,不可能全部转化为电能。 (2)发生氧化反应的电极一定是负极。(　√　) (3)相对活泼的金属一定做原电池的负极。(　×　) 提示:如镁、铝与氢氧化钠溶液组成的原电池,镁作正极。 (4)原电池中电流方向即为电子移动方向。(　×　) 提示:电流方向与电子移动方向相反。 (5)盐桥原电池比一般的单液原电池能量转化率高。(　√　) 提示:盐桥电池中,将电解质溶液和与其直接能反应的电极材料分开,避免发生一般的化学反应转化为热能,从而提高能量转化率。 探究1　原电池的构成及工作原理 水果电池是利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池。它的制作方法也是很简单的,把两种不同的金属用导线连接后插在水果里面就可以了,两种金属的活泼性相差最好比较大,比如铜和锌。如下图为一个苹果,分别插入镀锌螺丝钉和粗铜片,然后用导线相连,中间接入电流计,发现电流计偏转。 问题1:苹果中存在一种称为苹果酸的物质(记为H2X,是一种二元弱酸),在上述装置中起什么作用? 提示:装置构成原电池,苹果酸溶液做电解质溶液,起导电的作用。 问题2:若发现电流流向是从X到Y,据此可知,哪端是镀锌螺丝钉? 提示:外电路中,电流从正极流向负极,两金属材料相比,镀锌螺丝钉更活泼,作负极,所以Y端是镀锌螺丝钉。 问题3:若电流流向是从X到Y,试写出X端的电极反应式? 提示:根据问题2可知,X端为正极,苹果酸在此发生还原反应,因为苹果酸为二元弱酸,所以电极反应式为H2X+2e-H2↑+X2- 探究2　盐桥的作用 问题1:如图所示的装置中,分别将外电路断开,装置内还有没有反应发生? 提示:图甲能继续反应;图乙停止反应,因为Zn在左侧烧杯中,CuSO4溶液在右侧烧杯中,盐桥隔离了两者,所以不能反应。 问题2:盐桥中离子移动的方向? 提示:盐桥中离子移动方向与普通原电池中离子移动方向相同,即“正正负负”(带正电离子移向正极,带负电离子移向负极)。 问题3:盐桥能不能用水代替,能不能用铜丝或石墨代替? 提示:不能用水,水导电能力极弱(或电阻极大),相当于“断路”,无法构成闭合回路;也不能用铜丝或石墨代替盐桥,因为它们不能提供阴阳离子平衡双液电池两侧溶液电荷。 1.原电池工作原理模型 2.原电池正、负极的判断及注意事项 (1)依据: (2)注意事项。 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关。如镁—铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极;而镁—铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池,铝为负极,镁为正极;Fe—Cu—浓硝酸构成的原电池,Fe钝化,而Cu作负极。 3.盐桥的功能与使用注意事项总结 (1)盐桥可以隔离氧化剂、还原剂,防止电池不用时的自放电,提高电池寿命。 (2)盐桥内含阴阳离子,在电池使用过程中分别向两个电极区移动