課時(shí)1 原電池的工作原理課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用;2.能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理;3.能分析、解釋原電池的工作原理,能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。1.變化觀念與平衡思想:能利用原電池的組成條件和原理分析不同電池間的異同。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:能根據(jù)銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,總結(jié)出現(xiàn)象形成的原因,從而歸納出原電池工作原理,建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。自主學(xué)習(xí)·必備知識(shí) 知識(shí)點(diǎn)一 銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)探究 1.裝置2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象裝置檢流計(jì)指針電極表面變化情況Ⅰ發(fā)生①     偏轉(zhuǎn)    鋅片質(zhì)量②      減小   ,銅片質(zhì)量③      增大    Ⅱ發(fā)生④          偏轉(zhuǎn)    鋅片質(zhì)量⑤     減小       ,銅片質(zhì)量⑥      增大    3.實(shí)驗(yàn)分析電極名稱負(fù)極正極電極材料⑦      鋅     片⑧      銅       片電極反應(yīng)反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由⑨      鋅       片沿導(dǎo)線流向⑩      銅       片離子遷移方向陰離子向負(fù)極遷移;陽(yáng)離子向正極遷移電池反應(yīng)方程式想一想  公元1799年,科學(xué)家伏打以含食鹽水的濕抹布,夾在銀和鋅的圓形板中間,堆積成圓柱狀,制造出最早的電池——伏打電池。將不同的金屬片插入電解質(zhì)水溶液形成的電池,通稱伏打電池。你能確定伏打電池的負(fù)極并寫(xiě)出其電極反應(yīng)嗎？答案：鋅比銀活潑,所以鋅作負(fù)極,電極反應(yīng)為 。判一判1.氧化還原反應(yīng)一定都能設(shè)計(jì)成原電池 ( ×   )2.銅、鋅與稀硫酸形成原電池,銅為正極,鋅為負(fù)極,形成原電池過(guò)程中電子由負(fù)極經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液流向正極(   ×   )3.鹽橋電池中的鹽橋相當(dāng)于原電池的內(nèi)電路(    √  )知識(shí)點(diǎn)二 原電池的工作原理1.原電池的構(gòu)成條件①    化學(xué)能           ②     電能          ③    活動(dòng)性不同           ④     電解質(zhì)溶液          ⑤      閉合電路         ⑥    氧化還原反應(yīng)         2.工作原理電子流向⑦   負(fù)極 正極         離子移動(dòng)方向⑧     陽(yáng)         離子移向正極⑨       陰       離子移向負(fù)極電極反應(yīng)正極⑩    還原          反應(yīng)負(fù)極?     氧化         反應(yīng)想一想1  因?yàn)樯液退磻?yīng)放熱,所以有同學(xué)認(rèn)為可以利用這個(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,你認(rèn)為正確嗎？答案：不正確。此反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。想一想2  2020年2月,寧德時(shí)代宣布將向特斯拉供應(yīng)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)品。消息一出,寧德時(shí)代的市值直沖3000億元。磷酸鐵鋰鋰離子電池的總反應(yīng)是 。請(qǐng)問(wèn)在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是什么？答案：負(fù)極反應(yīng)物化合價(jià)升高,所以反應(yīng)的物質(zhì)是 。互動(dòng)探究·關(guān)鍵能力探究點(diǎn)一 原電池的工作原理及電極判斷情境探究1.某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)根據(jù)原電池的形成原理設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)原電池： 電極材料電極材料電解質(zhì)溶液甲鐵銅稀硫酸乙銅銀硝酸銀問(wèn)題1：甲電池該電池的正極材料為  ,電極反應(yīng)式為  ;該電池的負(fù)極材料為  ,電極反應(yīng)式為  ;總反應(yīng)方程式為  。問(wèn)題2：乙電池該電池的正極材料為  ,電極反應(yīng)式為  ;該電池的負(fù)極材料為  ,電極反應(yīng)式為  ;總反應(yīng)方程式為  。答案：?jiǎn)栴}1：提示  銅  ;    ; 鐵  ;   ; 問(wèn)題2：提示  銀  ;    ; 銅 ;   ; 探究歸納1.原電池工作原理2.原電池正、負(fù)極的判斷探究應(yīng)用例  鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò),下列有關(guān)敘述正確的是(     )A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的 減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡答案： 解析：A項(xiàng),由鋅的活動(dòng)性大于銅,可知銅電極為正極,在正極上 得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò),故甲池的 不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),在乙池中正極發(fā)生反應(yīng)： ,同時(shí)甲池中的 通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池中,由于 的相對(duì)原子質(zhì)量大于Cu,故乙池溶液的總質(zhì)量增加,正確;D項(xiàng),陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò),放電過(guò)程中 通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡,陰離子不能通過(guò)交換膜,錯(cuò)誤。解題感悟“異?！痹姵卦淼纳疃确治?/span>（1）鋁銅濃硝酸電池初期,活潑金屬鋁作負(fù)極被氧化,鋁表面很快形成致密氧化物薄膜使鋁鈍化,從而阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,之后,鈍化鋁作正極,銅被濃硝酸氧化,作負(fù)極,電極反應(yīng)：銅： ；鈍化鋁： 。（2）鎂鋁燒堿溶液電池鎂不溶于燒堿溶液,鋁單質(zhì)可溶于燒堿溶液,鋁作負(fù)極,鎂作正極,電極反應(yīng)：鋁： ；鎂： 。遷移應(yīng)用1.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是(     )A. 和 不連接時(shí),鐵片上會(huì)有金屬銅析出B. 和 用導(dǎo)線連接時(shí),銅片上發(fā)生的反應(yīng)為C.無(wú)論 和 是否連接,鐵片均會(huì)溶解,溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D. 和 用導(dǎo)線連接后,電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極答案： 解析： 和 不連接時(shí), 和 直接發(fā)生氧化還原反應(yīng),鐵片上會(huì)有金屬銅析出,A項(xiàng)正確;若a和 用導(dǎo)線連接,則構(gòu)成原電池,此時(shí)鐵為負(fù)極,銅為正極,電極反應(yīng)式分別為 項(xiàng)正確;根據(jù)選項(xiàng)A、B可知,C項(xiàng)正確;在原電池中,電流應(yīng)由正極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極,D項(xiàng)不正確。2. 分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是(     )A.①②中 作負(fù)極,③④中 作負(fù)極B.②中 作負(fù)極,電極反應(yīng)式為C.③中 作負(fù)極,電極反應(yīng)式為D.④中 作正極,電極反應(yīng)式為答案：解析：②中 不與 溶液反應(yīng),而 能和 溶液反應(yīng)失去電子,故Al作負(fù)極, 作正極。探究點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用知識(shí)深化1.加快化學(xué)反應(yīng)速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。如實(shí)驗(yàn)室制 時(shí),粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)快,或向溶液中滴入幾滴 溶液,反應(yīng)加快。2.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱3.設(shè)計(jì)原電池（1）理論上,自發(fā)的氧化還原反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池。（2）外電路（3）內(nèi)電路：電解質(zhì)溶液中,陰、陽(yáng)離子發(fā)生定向移動(dòng)。4.設(shè)計(jì)原電池的思路（以 與 反應(yīng)為例）（1）明確兩極反應(yīng)（2）選擇電極材料$\left\{\begin{array}{l l}\text {負(fù)極材料一般為負(fù)極失電子物質(zhì),如\mathrm{Cu}}\\ \text {正極材料一般為導(dǎo)電性材料且較不活潑,如\mathrm{C}、\mathrm{Ag}}\mathrm{}\end{array}\right.$（3）選擇電解質(zhì)溶液（4）畫(huà)裝置圖（注明電極材料和溶液成分）題組過(guò)關(guān)1.有 、 、 、 四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 極質(zhì)量減小; 極質(zhì)量增加 極有氣體產(chǎn)生; 極無(wú)變化實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 極溶解; 極有氣體產(chǎn)生電流從 極流向 極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(     )A. B.C. D.答案： 解析：根據(jù)原電池中負(fù)極一般比正極活潑進(jìn)行判斷。由第一個(gè)裝置 極質(zhì)量減小,可知 極是負(fù)極,金屬活動(dòng)性： ;對(duì)于第二個(gè)裝置,依據(jù)還原性規(guī)律知,金屬活動(dòng)性： ,第三個(gè)裝置的金屬活動(dòng)性： ;第四個(gè)裝置電流從 流向 ,則電子從 流向a,故金屬活動(dòng)性： 。2. 設(shè)計(jì)原電池: ,在方框中畫(huà)出能形成穩(wěn)定電流的半電池形式的裝置圖（標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液）。負(fù)極：  ,電極反應(yīng)：  ;正極：  ,電極反應(yīng)：  。答案：;   ;    ;   ; 解析： 分析元素化合價(jià)的變化可知, 為負(fù)極,比 不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲ㄊ龋┳髡龢O,選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。3. 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛,如 可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?/span>（1）寫(xiě)出 溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：  。（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出原電池的裝置圖,標(biāo)出正、負(fù)極,并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：  ;負(fù)極反應(yīng)式：  。答案： （1）（2）;   ; 解析：首先分析 與 反應(yīng)中的氧化劑、還原劑,然后依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)成原電池。依據(jù)反應(yīng)： 失電子,應(yīng)為原電池的負(fù)極,正極材料選用比銅不活潑的鉑絲或?qū)щ姷姆墙饘伲ㄈ缡簦?電解質(zhì)溶液選用 溶液。評(píng)價(jià)檢測(cè)·素養(yǎng)提升課堂檢測(cè) 1.（2021遼寧錦州高二月考）在如圖所示的檸檬水果電池中,外電路上的電流從電極 流向電極 。若 為鐵,則 可能是(     )A.鋅B.石墨C.銀D.銅答案：  解析：原電池中,電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極,由外電路上的電流從電極 流向電極 可知, 作正極, 作負(fù)極。原電池中易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬作負(fù)極,若 為鐵,則 的活潑性比鐵強(qiáng),選項(xiàng)中只有鋅比鐵活潑。2.下列裝置不能構(gòu)成原電池的是(     )A. B. C. D.答案：  解析：根據(jù)原電池形成條件解答。酒精不是電解質(zhì)溶液,不導(dǎo)電。3.如圖,兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng)如下,則下列說(shuō)法中不正確的是(     ) 極： 極：A.該裝置為原電池B. 極上發(fā)生還原反應(yīng)C.電子由 極流向 極D.該過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化一定是化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能答案：  解析：題給裝置有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。4. 已知某原電池的電極反應(yīng)是 據(jù)此設(shè)計(jì)原電池,并回答問(wèn)題。（1）若原電池裝置為圖1：①電極材料 是  , 是  （寫(xiě)名稱）。② 電極觀察到的現(xiàn)象是  。（2）若原電池裝置為圖2：①電極材料 可以是  （填字母,下同）。 . 鐵 . 銅 . 石墨②電解質(zhì)溶液 是  。 . 溶液 .  溶液   .  溶液答案：（1）銅  ; 鐵; 有紅色物質(zhì)析出（2）   ; 解析：（1）根據(jù)原電池原理進(jìn)行解答。題圖1中一般相應(yīng)的鹽溶液對(duì)應(yīng)相應(yīng)的金屬單質(zhì),所以 分別是銅和鐵,銅作正極,銅離子得電子變?yōu)殂~單質(zhì)。（2）題圖2是原電池裝置,則鐵作負(fù)極,銅或石墨作正極,電解質(zhì)溶液是可溶性的銅鹽溶液。素養(yǎng)視角1.相同電極材料、不同電解質(zhì)溶液電池反應(yīng)的比較：（1）甲、乙兩原電池中 電極分別為  極、  極,出現(xiàn)的現(xiàn)象分別是  、  。（2）甲、乙兩池中 電極上發(fā)生的電極反應(yīng)分別是  、  。答案：（1）正  ; 負(fù)  ; 有氣泡冒出  ; 逐漸溶解（2）   ; 解析： 甲池硫酸溶液作電解質(zhì)溶液, 較活潑作負(fù)極, 作正極,電極反應(yīng)為氫離子得電子變?yōu)闅錃? 表面產(chǎn)生氣泡;乙池氫氧化鈉溶液作電解質(zhì)溶液, 作負(fù)極, 失電子變?yōu)樗牧u基合鋁酸根離子,逐漸溶解。解題關(guān)鍵  解答本題首先要根據(jù)兩極材料及電解質(zhì)溶液判斷原電池的正、負(fù)極,然后書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。 

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第2節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池

版本： 魯科版 (2019)

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