《原电池的工作原理》精品教案.docxVIP

实验探究——锌铜原电池

实验装置

实验装置

实验操作

实验现象

实验结论

将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中

锌片上有气泡冒出，铜片上无现象

装置中有电流产生，化学能转化为电能

用导线连接锌片和铜片

铜片上有气泡冒出

用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表

电流表指针发生偏转

一、原电池的基本概念

1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。

2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。

3．电极：（1）负极：________电子，发生________反应；

（2）正极：________电子，发生________反应。

4．构成原电池的条件：

（1）自发进行的氧化还原反应；

（2）两个活动性不同的电极；

（3）电解质溶液（或熔融电解质）；

（4）形成闭合回路。

【答案】失去氧化得到还原

二、锌铜原电池的工作原理

工作原理

（反应方程式）

负极（Zn）

正极（Cu）

总反应离子方程式：。

电子移动方向

由极经导线流向极（电流方向相反）。

离子移动方向

阳离子向极移动，阴离子向极移动。

【答案】Zn-2e-===Zn2+2H++2e-===H2↑Zn+2H+===Zn2++H2↑负正正负

三、盐桥的作用

（1）形成闭合回路；

（2）平衡电荷，使溶液呈电中性；

（3）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。

四、原电池的应用

1．比较金属活动性

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。

2．加快氧化还原反应的速率

一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。

3．设计原电池

理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。

题型一：原电池的工作原理

【变1-1】（2021·大安市第一中学校高二开学考试）原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是

A．Cu是负极，其质量逐渐减小 B．H+向铁电极移动

C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应

【答案】C

【分析】

由于铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，故铁和铜插入到浓硝酸中，反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故铜做负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，铁作正极，电极反应为：2+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，据此分析解题。

【详解】

A．由分析可知，Cu是负极，其质量逐渐减小，A正确；

B．原电池中阳离子移向正极，结合分析可知铁作正极，故H+向铁电极移动，B正确；

C．由分析可知，在Fe片上得到电子，生成红棕色NO2气体，C错误；

D．由分析可知，Fe电极为负极，发生还原反应，D正确；

故答案为：C。

【例2】（2021·内蒙古通辽实验中学高二期末）铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是

A．b电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu

B．盐桥中K＋移向a电极

C．a电极发生还原反应

D．电子由Zn电极流出，经盐桥溶液流向b电极

【答案】A

【详解】

A．b电极上铜离子得到电子被还原，电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu，A正确；

B．a电极为负极，盐桥中K＋移向正极即b电极，B错误；

C．a电极为Zn，失去电子转变为Zn2＋，锌化合价升高，发生氧化反应，C错误；

D．电子由Zn电极流出，沿着导线流向b电极，D错误；

答案选A。

【变2】（2020·河北石家庄一中高二月考）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断错误的是

A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极

B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

【答案】D

【分析】

根据2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2可知，甲中为FeCl3溶液，石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，乙中是KI溶液，石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，当反应达到平衡状态时没有电流产生，据此分析解答。

【详解】

A．由上述分析可知，反应开始时，甲中的石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，故A正确；

B．由上述分析可知，反应开始时，乙中的石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，故B正确；

C．电流计读数为零时，没有电流产生，则反应达到化学平衡状态，但反应还在进行，没有停止，故C正确；

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，平衡逆向移动，则乙中石墨电极上碘得电子发生还原反应，即I2+2e-=2I-，为正极，故D错误；

答案为D。