高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池学案鲁科版选修4

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1、第3节　化学能转化为电能——电池第1课时　原电池的工作原理1．了解原电池的工作原理。(重点)2．能写出电极反应式和电池反应方程式。(重点)3．学会设计简单原电池装置。　　　　　　　　　　　原电池的工作原理教材整理1　铜锌原电池实验1．实验装置2．实验现象及分析实验现象检流计指针偏转；锌片溶解，铜片变粗电极反应负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应正极(铜极)：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应电子流向电子由锌片通过导线流向铜片电池反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu能量转换化学能转化成电能教材整理2　原电池工作原理1．原电池(1)定义：能将化学能转化为电能的装置。

2、(2)电极名称及电极反应。①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。②正极：电子流入的一极，发生还原反应。(3)原电池的构成条件。①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。②电解质溶液。③构成闭合回路。④能自发发生的氧化还原反应。2．工作原理外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。1799年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。1836年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。其基本构造如图

3、所示。问题思考：(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO通过盐桥移向锌极吗？【提示】　该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO不会通过盐桥移向锌极。(2)取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？【提示】　取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。(3)将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？【提示】　将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。(4)根据以上现象分析，盐桥起了什么作用？【提示】　盐桥起到了使整个装置构成闭合回路的作用，同时能阻止反应物的直接接触。盐桥

4、中Cl－向ZnSO4溶液迁移，K＋向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。1．原电池正负极的判断依据(1)依据电极材料的活泼性判断负极：活泼性相对强的一极；正极：活泼性相对弱的一极。(2)依据电子流向或电流流向判断负极：电子流出或电流流入的一极；正极：电子流入或电流流出的一极。(3)依据溶液中离子移动的方向判断负极：阴离子移向的一极；正极：阳离子移向的一极。(4)依据两极的反应类型判断负极：发生氧化反应的一极；正极：发生还原反应的一极。(5)依据电极反应的现象判断负极：溶解或减轻的一极；正极：增重或生成气体的一极。【特别提醒】　正极的作用是导

5、体及产生电势差，它不参与化学反应。负极反应不一定是负极材料本身的反应，有的原电池的负极既是导体又是负极反应物，有的原电池负极的作用是导体，它不参与反应。2．原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率①实验室用粗锌和稀盐酸或稀硫酸反应制H2，加快反应速率；②如果用纯锌和稀盐酸或稀硫酸反应制H2，可加入少量的CuSO4溶液加快反应速率。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，负极的金属活动性＞正极的金属活动性。(3)设计原电池①将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；②根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。题组1　原电池原理1．如图所示的装置能构成原电池产生电

6、流的是(　　)【解析】　A项中的电极相同；C项中未构成闭合回路；D项中酒精是非电解质。【答案】　B2．图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)　　　图1　　　　　图2A．铜棒的质量　　　　B．c(Zn2＋)C．c(H＋)D．c(SO)【解析】　该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A.在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B.由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C.由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D.SO不参加反应，其浓

7、度不变，错误。【答案】　C3．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】　A．Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为C