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化学反应与能量转化
第一章
1.2化学能转化为电能——电池
章节脉络
化学电源
原电池的工作原理
第一章
化学反应与能量转化
1.2化学能转化为电能——电池
1.1化学反应的热效应
1.3电能转化为化学能——电解
1.4金属的腐蚀与防护
原电池的工作原理
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
能从宏观现象准确识别原电池装置，理解化学能转化为电能的过程；从微观层面剖析电子转移、离子迁移及电极反应本质，解释原电池工作的内在逻辑。
2. 证据推理与模型认知
通过实验现象及数据，推理原电池正负极的判断依据和电极反应规律；构建原电池的结构模型，掌握氧化还原反应与电子定向移动的关系，运用模型分析不同体系原电池的工作原理及能量转化机制。
3. 科学探究与创新意识
针对原电池效率、稳定性等问题，能设计探究实验优化电极材料、电解质溶液或电池结构；关注新型电池的前沿成果，尝试从原电池原理出发，提出改进传统电池性能或开发新型电池的创新思路，培养实践与创新能力。
学习重难点
重点：
1. 理解原电池的构成条件，能准确判断原电池的正负极。
2. 掌握原电池的工作原理，包括电极反应、电子和离子的移动方向，会书写电极反应式和总反应式。
3. 熟知常见原电池的工作原理及应用。
难点：
1. 从微观角度理解原电池中电子转移、离子迁移的过程及二者协同工作机制。
2. 掌握复杂体系中原电池电极反应式的书写及总反应式的推导。
课前导入
为满足人们生产和生活水平不断提高的需要，性能优异的新型电池相继出现，如锌银电池、锂电池、燃料电池等。那么，电池究竟是一种什么样的装置？它们在工作时，装置中发生了什么变化？
原电池
PART 01
原电池
①两极：一般为两种活泼性不同的导体
（或一种金属与非金属导体，石墨）
②一液：电解质溶液或熔融电解质
（酒精、蔗糖、CCl4不是电解质）
③一线：用导线相连（或直接接触），形成闭合回路
④一反应：自发的氧化还原反应
定义
构成条件
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
将化学能直接转化为电能的装置。
原电池
在电池中，氧化反应和还原反应是在两个电极分别进行的。每个电极或是发生失去电子的变化——氧化，或是发生获得电子的变化——还原，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应常称为半反应。
电极及电池反应
①半反应
②电极反应
③电池反应
在电极上进行的半反应。
电池的两个电极反应组成电池的总反应。
原电池
原电池的工作原理
电极反应 负极：失去电子，发生氧化反应
正极：得到电子，发生还原反应
电子流向 由负极经过导线流向正极
电流方向 由正极经过导线流向负极
离子移动方向 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动
原电池
G
e-
e-
电子由负极流向正极
负极
正极
氧化反应
还原反应
阳离子移动方向→
←阴离子移动方向
电解质溶液
原理
电流由正极流向负极
外电路
内电路
原电池
原电池正、负极的判断
原电池
原电池电极反应式的书写
(1)一般电极反应式的书写：
①按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，分析化合价，结合溶液的性质，确定写出正、负电极的反应物与产物。
②在反应式的左边写出得失电子数，并加以配平，电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒、电子得失守恒等。
③把两个电极的电极反应式相加与总电池反应对照，验证书写是否正确。
(2)复杂电极反应式的书写：
复杂电极反应式＝电池总反应式－较简单一极电极的反应式
原电池
CuSO4溶液
Zn
Cu
A
稀硫酸
Fe
Fe
B
NaOH溶液
Mg
Al
E
稀硫酸
稀硫酸
Zn
Cu
F
纯酒精
Fe
C
G
KOH溶液
D
H2
O2
Pt
Pt
NaCl溶液
Fe
C
C
【课堂练习】1、以下哪些装置可以形成原电池？
铜锌原电池
PART 02
铜锌原电池
实验探究 —— 探秘铜锌原电池
你认为图中所示装置是否能够构成原电池将化学能转化成电能？请说明理由。
铜锌原电池
铜锌原电池
检流计的指针发生偏转，锌片逐渐溶解，锌片、铜片上均有红色固体析出，CuSO 溶液的颜色逐渐变浅
宏观现象
锌原子失去电子被氧化成Zn2+进入溶液，失去的电子通过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2+在铜片上获得电子，被还原成铜沉积在铜片上，从而构成闭合回路，产生电流。
微观解释
铜锌原电池
e-
e-
电子流向：
负极 → 正极
电流方向：
正极 → 负极
锌片：
Zn－2e－ = Zn2+
铜片：
2H+＋2e－ = H2↑
失电子，
氧化反应
得电子，
还原反应
电子不下水
离子不上岸
总反应：
Zn＋2H+ = Zn2+＋H2↑
阳离子(+)：向正极，
阴离子(-) : 向负极。
离子移动：
铜锌原电池
e-
e-
检流计的指针发生偏转，左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出，CuSO4溶液的颜色逐渐变浅。
宏观现象
铜锌原电池
微观解释
锌原子失去电子被氧化成Zn2+进入溶液，失去的电子通过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2+在铜片上获得电子，被还原成铜沉积在铜片上；随着反应的进行，左边烧杯溶液中的Zn2+增大，右边烧杯溶液中的Cu2+减小，则盐桥中的阴离子（如Cl-）进入ZnSO4溶液，阳离子（如K+）进入CuSO4溶液，从而构成闭合回路，产生电流
e-
e-
铜锌原电池
课堂小结
铜锌原电池
原电池
定义
构成条件
电极及电池反应
原电池的工作原理
单池原电池
双池原电池
原电池正、负极的判断
原电池电池反应式的书写
D
随堂训练
1. 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性： ，设计了盐桥式的原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是（ ）
A. 甲烧杯的溶液中发生还原反应
B. 乙烧杯中发生的电极反应为：
C. 外电路的电流方向是从 b 到 a
D. 电池工作时，盐桥中的 移向乙烧杯
随堂训练
2．如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法不正确的是(　　)
A. X极是电源正极，Y极是电源负极
B．Cu电极上增重6.4 g时，b极产生4.48 L(标准状况)气体
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．a极的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑
B
随堂训练
3．判断正误
(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。(　　)
(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。(　　)
(3)用Mg、Al分别作为电极,用NaOH溶液作为电解液构成的原电池,
Mg为正极。(　　)
(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正
极移动。(　　)
(5)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率
高。(　　)
(6)原电池放电时,外电路中电流由负极流向正极。(　　)
随堂训练
4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)
A.①②中Mg是负极，③④中Fe是负极
B.②中Mg是正极，电极反应为6H2O+6e- === 6OH-+3H2↑
C.③中Fe是负极，电极反应为Fe-2e- === Fe2+
D.④中Cu是正极，电极反应为2H++2e- === H2↑
B
随堂训练
5．判断下列装置的正负极，并写出电极方程式？
负极：
正极：
总反应式：
Mg - 2e－===Mg2+
2H+ + 2e－===H2↑
2H+ + Mg===H2↑+Mg2+
负极：
正极：
总反应式：
2Al + 2OH－ + 2H2O===2AlO2 + 3H2↑
－
2Al + 8OH－-6e－===2AlO2 + 4H2O
－
6H2O + 6e－===6OH－ + 3H2↑
随堂训练
6．依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是　　;电解质溶液Y是　　　　　　　　　。
(2)银电极为电池的　　　　极,发生的电极反应为　　 　;
X电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。
(3)外电路中的电子是从　　　　极流向　　　极。
Cu-2e-=Cu2+
Cu
AgNO3溶液
正
2Ag++2e-=2Ag
负(Cu)
正(Ag)
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