原電池的工作原理 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

1.從實(shí)際應(yīng)用的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。2.能分析、理解原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。3.了解鹽橋的作用，了解雙池原電池的優(yōu)點(diǎn)。第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池學(xué)習(xí)目標(biāo)第1課時(shí)原電池的工作原理知識(shí)回顧構(gòu)成原電池的條件?1、活潑性不同的兩個(gè)電極；（可為金屬和金屬，也可為金屬和非金屬）2、電極必須插入電解質(zhì)溶液；3、要形成閉合回路。前提：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)（通常為放熱的氧化還原反應(yīng)）什么是原電池？將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置工作原理負(fù)極正極

氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu失得失負(fù)氧e-電流陽(yáng)離子陰離子外電路內(nèi)電路陽(yáng)離子→正極陰離子→負(fù)極負(fù)極→正極e-負(fù)極←正極

電流總反應(yīng)：Zn+Cu2+

＝Zn2++Cu電子不下水離子不上岸帶“+”+帶“-”-

將鋅電極和銅電極分別通過(guò)導(dǎo)線與電流計(jì)連接,并使鋅電極和銅電極不接觸,同時(shí)浸入到裝有硫酸銅溶液的燒杯中，觀察電流計(jì)指針?lè)较颉\電極變化及其讀數(shù)的變化?，F(xiàn)象:實(shí)際:鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，部分鋅直接與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)，在鋅片上析出銅，使鋅與硫酸銅溶液隔開(kāi)

這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度逐漸變小直至為零。

用什么辦法可避免Cu2+在鋅片上也還原析出銅,以延長(zhǎng)電池放電時(shí)間提高供電效率?設(shè)想：把鋅電極與CuSO4溶液分開(kāi)思考:

一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究理論：電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),指示電子是由鋅極流向銅極;

鋅極變細(xì)，銅極變粗，溶液顏色變淺；

探究實(shí)驗(yàn)1單液原電池CuSO4溶液CuSO4溶液指針不偏轉(zhuǎn)的原因？指針依舊不偏轉(zhuǎn)的原因？

按課本P12圖1-2-2所示,進(jìn)行裝置連接探究實(shí)驗(yàn)2

電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),指示電子是由鋅極流向銅極有電流通過(guò)電路，左邊燒杯中鋅片溶解；右邊燒杯中銅片上有紅色固體析出，溶液顏色變淺。有鹽橋時(shí)現(xiàn)象:由兩個(gè)半電池組成，鋅和鋅鹽組成鋅半電池，銅和銅鹽組成銅半電池；每個(gè)半電池中的電極與電解質(zhì)溶液互不反應(yīng)，中間通過(guò)鹽橋連接形成閉合回路。裝置特點(diǎn)：雙液原電池鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含氯化鉀或硝酸銨作用：鹽橋中的離子能夠定向移動(dòng)。通過(guò)鹽橋可將兩個(gè)相互隔離的電解質(zhì)溶液連接起來(lái)，傳導(dǎo)電流。（構(gòu)成閉合回路；平衡電荷；將副反應(yīng)減至最小程度，最大限度將化學(xué)能→電能）什么是鹽橋？Cl-K+如何平衡電荷？鋅片（負(fù)極）Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）鋅片（負(fù)極）Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）銅片（正極）Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）銅片（正極）Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：Cu2++Zn=Cu+Zn2+電池反應(yīng)：Cu2++Zn=Cu+Zn2+現(xiàn)象分析：Zn片可直接與CuSO4溶液反應(yīng)，生成Cu,在鋅片上形成原電池，導(dǎo)致化學(xué)能內(nèi)耗；

負(fù)極區(qū)溶液因Zn2+增加而帶正電；正極區(qū)溶液因SO42-的相對(duì)增加而帶負(fù)電，致使輸出的電流強(qiáng)度減弱。現(xiàn)象分析：兩個(gè)容器避免鋅片和CuSO4反應(yīng)；鹽橋中的Cl-移向了左邊燒杯，平衡了因c(Zn2+)增大而帶的正電，K+移向右邊燒杯平衡了因c(Cu2+)減少而帶的負(fù)電，使得溶液呈電中性，原電池不斷地產(chǎn)生電流。實(shí)驗(yàn)探究-對(duì)比分析現(xiàn)象：鋅片質(zhì)量減少，銅片上有紅色物質(zhì)析出，銅片質(zhì)量增加，溶液溫度升高。現(xiàn)象：鋅片質(zhì)量減少，銅片上有紅色物質(zhì)析出，銅片質(zhì)量增加，溶液溫度不變。能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能單池原電池雙池原電池單池原電池與雙池原電池對(duì)比1、總反應(yīng)電極反應(yīng)都

。2、導(dǎo)線中電子流向

。3、陽(yáng)離子和陰離子流向

。4、裝置構(gòu)成

,效率

。相同相同不同不同相同失負(fù)氧，得正還陽(yáng)離子→“+”極陰離子→“-”極負(fù)極正極氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液陽(yáng)（+）離子移向陰（-）離子移向A帶“+”帶“-”e-電流簡(jiǎn)化工作原理圖鹽橋Cl-K+遷移應(yīng)用請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng):Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案?FeCl3溶液CuCCuSO4溶液

FeCl3溶液ACu

C單液原電池雙液原電池CuAlNaOH濃AlMg判斷以上三種裝置的正負(fù)極，并說(shuō)明原因

二、原電池正負(fù)極判斷（1）失負(fù)氧陽(yáng)離子（+）→“+”極陰離子（-）→“-”極（2）看電解質(zhì)溶液①鹽溶液、稀酸溶液：活潑性強(qiáng)的為負(fù)極。

（誰(shuí)優(yōu)先反應(yīng)誰(shuí)為負(fù)極）②強(qiáng)堿溶液，濃酸（硫酸、硝酸）溶液：誰(shuí)反應(yīng)誰(shuí)為負(fù)極。③金屬與氧氣反應(yīng)：活潑性強(qiáng)金屬為負(fù)極，O2為正極