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1、第二单元化学能与电能的转化第二单元化学能与电能的转化第第1课时原电池的工作原理课时原电池的工作原理专题专题1化学反应与能量变化化学反应与能量变化2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.了解原了解原电电池的构造特点及工作原理。池的构造特点及工作原理。2能正确能正确书书写原写原电电池的池的电电极反极反应应式和式和电电池池反反应应方程式。方程式。2021/8/8 星期日2新新知知初初探探自自学学导导引引一、原一、原电电池的概念池的概念将将_转转化化为为_的装置。的装置。二、构成原二、构成原电电池的条件池的条件1两两个个_不不同同的的电电极极(材材料料可可以以是是_或或_)。2电电极均插
2、入极均插入_中。中。3构成构成_。4能自能自发发地地发发生氧化生氧化还还原反原反应应。自主学习自主学习化学能化学能电电能能活活泼泼性性金属金属导电导电的非金属的非金属电电解解质质溶液溶液闭闭合回路合回路2021/8/8 星期日3想一想想一想1构成原构成原电电池的化学反池的化学反应应有何特点？有何特点？提示：提示：必必须须是自是自发发的氧化的氧化还还原反原反应应。原。原电电池是池是化学能化学能转转化化为电为电能的装置，能的装置，发发生的反生的反应应必定是必定是放放热热反反应应，即反，即反应应的的焓变焓变小于零。小于零。2021/8/8 星期日4三、原三、原电电池的工作原理池的工作原理(以以铜锌铜
3、锌原原电电池池为为例例)装置装置举举例例2021/8/8 星期日5Zn电电极极Cu电电极极现现象象锌锌片逐片逐渐渐溶解溶解铜铜片上有片上有红红色物色物质质沉沉积积得失得失电电子子_电电子子_电电子子正、正、负负极极判断判断_极极_极极电电子流向子流向流出流出流入流入失失得得负负正正2021/8/8 星期日6Zn电电极极Cu电电极极反反应类应类型型_反反应应_反反应应电电极反极反应应式式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总总反反应应式式ZnCu2=Zn2Cu盐桥盐桥的的作用作用使使带电带电离子通离子通过过，平衡两个半，平衡两个半电电池中的池中的电电荷荷氧化氧化还还原原2021/8/8 星期日7想一
4、想想一想2.电电极反极反应应与与电电池反池反应应有何区有何区别别与与联联系？系？提示：提示：电电极反极反应应是分是分别别在两极上在两极上发发生的生的“半反半反应应”(氧化反氧化反应应或或还还原反原反应应)，电电池反池反应应是两个是两个电电极反极反应应加合消去加合消去电电子后的子后的总总反反应应。可通。可通过电过电极反极反应应相加求相加求电电池反池反应应，也可通，也可通过电过电池反池反应应减减一个一个电电极反极反应应求另一个求另一个电电极反极反应应。2021/8/8 星期日8自主体自主体验验1如如下下图图所所示示的的装装置置能能够够组组成成原原电电池池产产生生电电流的是流的是()2021/8/8
5、 星期日9解析：解析：选选B。依据构成原。依据构成原电电池的四个必要条件池的四个必要条件分析：分析：A中两中两电电极相同；极相同；C中没有构成中没有构成闭闭合回合回路；路；D中酒精是非中酒精是非电电解解质质。唯有。唯有B符合条件。符合条件。2021/8/8 星期日102.关于如图所示的叙述中，正确的是关于如图所示的叙述中，正确的是()A铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原2021/8/8 星期日11解析：解析：选选D。A项项，铜铜是正极；是正极；B项
6、项，原，原电电池池正极正极发发生生还还原反原反应应：2H2e=H2，故，故铜铜片片质质量不量不变变；C项项，电电流由正极流由正极(铜铜片片)经导经导线线流向流向负负极极(锌锌片片)。故正确答案。故正确答案为为D。2021/8/8 星期日123有关原有关原电电池的下列池的下列说说法中正确的是法中正确的是()A在外在外电电路中路中电电子由正极流向子由正极流向负负极极B在原在原电电池中，只有金属池中，只有金属锌锌作作负负极极C原原电电池工作池工作时时，阳离子向正极方向移，阳离子向正极方向移动动D原原电电池工作池工作时时，阳离子向，阳离子向负负极方向移极方向移动动解析：解析：选选C。在原。在原电电池中
7、，池中，电电子从子从负负极流向正极，极流向正极，A错误错误；原；原电电池中是活池中是活泼泼金属作金属作负负极，而不一定是极，而不一定是锌锌，随着反，随着反应应的的进进行，阳离子在正极被行，阳离子在正极被还还原，所以原，所以电电解解质质溶液中的阳离子向正极移溶液中的阳离子向正极移动动，而阴离子向，而阴离子向负负极移极移动动。2021/8/8 星期日13要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究探究导导引引 FeCuCuSO4溶溶液液构构成的原成的原电电池，正池，正负负极分极分别别是什么？是什么？提示：提示：从从电电极材料看，极材料看，较较活活泼泼的金属的金属为负为负极，极，较较不活不活泼泼的金属的金属
8、为为正极。正极。Fe为负为负极，极，Cu为为正极。正极。要点一原要点一原电电池正池正负负极的判断方法极的判断方法2021/8/8 星期日14要点要点归纳归纳负负极极正极正极电电极材料极材料较较活活泼泼的金属的金属较较不活不活泼泼的金属或能的金属或能导电导电的非金属的非金属电电子流向子流向电电子流出子流出电电子流入子流入离子移离子移动动方向方向阴离子移向的阴离子移向的一极一极阳离子移向的一极阳离子移向的一极反反应类应类型型发发生氧化反生氧化反应应发发生生还还原反原反应应电电极极质质量量变变化化质质量减量减轻轻质质量增加量增加气体气体产产生生产产生气体生气体(一般是一般是H2)pH变变化化pH增大
9、增大2021/8/8 星期日15特别提醒特别提醒原原电电池的池的电电极极类类型不型不仅仅跟跟电电极材料有关，极材料有关，还还与与电电解解质质溶液的性溶液的性质质有关。如有关。如镁镁铝电铝电极在稀硫极在稀硫酸中构成原酸中构成原电电池，池，镁为负镁为负极，极，铝为铝为正极，但若正极，但若以以氢氢氧化氧化钠为电钠为电解解质质溶液，溶液，则铝为负则铝为负极，极，镁为镁为正极。正极。2021/8/8 星期日161控制适合的条件，将反控制适合的条件，将反应应2Fe32I2Fe2I2设计设计成如下成如下图图所所示的原示的原电电池。下列判断不正确的是池。下列判断不正确的是()即即时应时应用用2021/8/8
10、星期日17A反反应应开开始始时时，乙乙中中石石墨墨电电极极上上发发生生氧氧化反化反应应B反反应应开开始始时时，甲甲中中石石墨墨电电极极上上Fe3被被还还原原C电电流流计计读读数数为为零零时时，反反应应达达到到化化学学平平衡状衡状态态D电电流流计读计读数数为为零后，在甲中溶入零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨固体，乙中的石墨电电极极为负为负极极2021/8/8 星期日18解析：解析：选选D。由反。由反应应2Fe32I2Fe2I2可知，反可知，反应应开始开始时时甲中甲中Fe3发发生生还还原原反反应应，乙中，乙中I发发生氧化反生氧化反应应；电电流流计读计读数数为为零，零，说说明明单单位位时间
11、时间内由甲流向乙的内由甲流向乙的电电子子数与由乙流向甲的数与由乙流向甲的电电子数相等，生成子数相等，生成Fe3的物的物质质的量与消耗的的量与消耗的Fe3相等，相等，则则反反应应达达到了平衡状到了平衡状态态，此，此时时在甲中溶入在甲中溶入FeCl2固体，固体，则则平衡向逆反平衡向逆反应应方向移方向移动动，乙中，乙中I2发发生生还还原原反反应应，则则乙中石墨乙中石墨电电极极为为正极。正极。2021/8/8 星期日19探究探究导导引引1在在锌锌与与稀稀H2SO4反反应应时时加加入入少少量量CuSO4溶液溶液为为什么能使什么能使产产生生H2的速率加快？的速率加快？提示：提示：因因为为ZnCu2=Zn2
12、Cu，生成的，生成的铜铜与与锌锌在稀在稀H2SO4中构成原中构成原电电池，可以加快反池，可以加快反应应速率。速率。要点二原要点二原电电池原理的池原理的应应用用2021/8/8 星期日20探究探究导导引引2如何如何证证明明镁镁比比铝铝的金属性的金属性活活泼泼？提示：提示：将将镁镁条与条与铝铝条用一根条用一根导线导线相相连连，插入到稀插入到稀H2SO4中，中，观观察到察到镁镁条溶解，条溶解，铝铝条上有气泡条上有气泡产产生，由此生，由此证证明明镁镁比比铝铝易易失失电电子，金属性活子，金属性活泼泼。2021/8/8 星期日21要点归纳要点归纳设计设计原原电电池的一般思路池的一般思路设计设计思路思路实实
13、例例以自以自发发发发生的氧化生的氧化还还原反原反应为应为基基础础2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2把氧化把氧化还还原反原反应应分解分解为为氧化反氧化反应应和和还还原反原反应应两个半反两个半反应应，从而，从而确定确定电电极反极反应应氧化反氧化反应应(负负极极)Cu2e=Cu2还还原反原反应应(正极正极)2Fe32e=2Fe22021/8/8 星期日22设计设计思路思路实实例例以两极反以两极反应为应为原原理，确定理，确定电电极材极材料及料及电电解解质质溶液溶液负负极材料：极材料：Cu正极材料：石墨或正极材料：石墨或铂铂或比或比Cu不活不活泼泼的其他金属的其他金属电电解解质质溶液：溶液：FeC
14、l3溶液溶液画出示意画出示意图图2021/8/8 星期日23即时应用即时应用2根根据据氧氧化化还还原原反反应应Cu2Ag=Cu22Ag设计设计一个原一个原电电池：池：(1)装装置置可可采采用用烧烧杯杯和和盐盐桥桥，画画出出此此原原电电池池的的装装置置简图简图；(2)注明原注明原电电池的正极和池的正极和负负极；极；(3)注明外注明外电电路中路中电电子的流向；子的流向；(4)写出两个写出两个电电极上的极上的电电极反极反应应。2021/8/8 星期日24解析：首先将已知的反解析：首先将已知的反应应拆成两个半反拆成两个半反应应：Cu2e=Cu2，2Ag2e=2Ag，然后，然后结结合原合原电电池的池的电
15、电极反极反应应特点分析可知，特点分析可知，该电该电池的池的负负极极应该应该用用Cu作材料，正极材料作材料，正极材料为为Ag。原。原电电池池由两个半由两个半电电池池组组成，成，铜铜与与铜盐铜盐溶液溶液组组成成铜铜半半电电池，池，银银和和银盐银盐溶液溶液组组成成银银半半电电池，中池，中间间通通过过盐桥连盐桥连接起来。接起来。2021/8/8 星期日25答案：答案：(1)(2)(3)如下如下图图所示：所示：(4)负负极：极：Cu2e=Cu2正极：正极：2Ag2e=2Ag2021/8/8 星期日26题型探究权威预测题型探究权威预测铜铜锌锌原原电电池池(如如图图)工工作作时时，下下列列叙叙述述正正确的是
16、确的是(双双选选)()A正极反正极反应为应为：Zn2e=Zn2B电电池反池反应为应为：ZnCu2=Zn2CuC在外在外电电路中，路中，电电子从子从负负极流向正极极流向正极D盐桥盐桥中的中的K移向移向ZnSO4溶液溶液题型题型原原电电池的工作原理及构成条件池的工作原理及构成条件例例2021/8/8 星期日27【思路点思路点拨拨】负负极失极失电电子，正极得子，正极得电电子；子；盐盐桥桥中的中的K移向正极。移向正极。2021/8/8 星期日28【解析解析】Zn是原是原电电池的池的负负极，故极，故A错错；原；原电电池池总总反反应应与没有形成原与没有形成原电电池池时时的氧化的氧化还还原原反反应应相同，故
17、相同，故B正确；根据正确；根据闭闭合回路的合回路的电电流流方向，在外方向，在外电电路中，路中，电电流由正极流向流由正极流向负负极，极，因因电电子流向与子流向与电电流的方向相反，即流的方向相反，即电电子由子由负负极流向正极，故极流向正极，故C正确；在溶液中，阳离子正确；在溶液中，阳离子向正极移向正极移动动，故，故D错错。2021/8/8 星期日29【答案答案】BC【名名师师点睛点睛】考考查对查对原原电电池工作原理的分池工作原理的分析能力。析能力。2021/8/8 星期日30热点示例思维拓展热点示例思维拓展利用原利用原电电池反池反应检测应检测金属的活金属的活动动性性【经经典典案案例例】某某探探究究
18、活活动动小小组组想想利利用用原原电电池池反反应应检检测测金金属属的的活活动动性性顺顺序序，有有甲甲、乙乙两两位位同同学学均均使使用用镁镁片片与与铝铝片片作作电电极极，但但甲甲同同学学将将电电极极放放入入6molL1稀稀H2SO4中中，乙乙同同学学将将电电极极放放入入6molL1的的NaOH溶液中，如溶液中，如图图所示。所示。2021/8/8 星期日312021/8/8 星期日32(1)写出甲池中发生的有关电极反应式：写出甲池中发生的有关电极反应式：负极负极_，正极正极_。(2)乙池中负极为乙池中负极为_，正极发生，正极发生_反应，总反应离子方程式为反应，总反应离子方程式为_。2021/8/8
19、星期日33(3)如果甲与乙两位同学均认为如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出，则甲会判断出_活动性更强，而乙会判断出活动性更强，而乙会判断出_活动性更强活动性更强(填写元素符号填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些结论？由此实验，可得到如下哪些结论？_。A利用原电池反应判断金属活动性顺序应注利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质意选择合适的介质2021/8/8 星期日34B镁的金属性不一定比铝的金属性强镁的金属性不一
20、定比铝的金属性强C该实验说明金属活动性顺序表已过时，已该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值没有实用价值D该实验说明化学研究对象复杂、反应条件该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析多变，应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了上述实验也反过来证明了“利用金属活动性利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极顺序表直接判断原电池中正、负极”，这种做，这种做法法_(填填“可靠可靠”或或“不可靠不可靠”)。如不可靠，。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案实验方案_。2021/8/8 星期日35【解析解
21、析】(1)甲池中甲池中电电池池总总反反应应方程式方程式为为MgH2SO4=MgSO4H2，Mg作作负负极，极，电电极反极反应应式式为为：Mg2e=Mg2，Al作正极，作正极，电电极极反反应应式式为为：2H2e=H2。(2)乙池中乙池中电电池池总总反反应应方程式方程式为为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，所以，所以负负极极为为Al，正极正极为为Mg，正极上，正极上发发生生还还原反原反应应。2021/8/8 星期日36(3)甲池中甲池中Mg为负为负极，极，Al为为正极；乙池中正极；乙池中Al为为负负极，极，Mg为为正极，若根据正极，若根据负负极材料金属比正极材料金属比正极活极活泼泼，则则甲判断甲判断Mg活活动动性性强强，乙判断，乙判断Al活活动动性性强强。(4)选选A、D。Mg的金属活的金属活动动性一定比性一定比Al强强，金属活金属活动动性性顺顺序表是正确的，序表是正确的，应应用广泛。用广泛。(5)判断正判断正负负极可根据回路中极可根据回路中电电流方向或流方向或电电子子流向等流向等进进行判断，直接利用金属活行判断，直接利用金属活动动性性顺顺序序表判断原表判断原电电池的正、池的正、负负极是不可靠的。极是不可靠的。2021/8/8 星期日372021/8/8 星期日382021/8/8 星期日39