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第二单元　　化学能与电能的转化
课时1 原电池的工作原理
专题1　　化学反应与能量变化
[学习目标]
1.以铜锌原电池为例，从宏观和微观的角度分析理解原电池的工作原理，能正
确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式(重、难点) 。
2.能设计简单的原电池并能理解原电池工作原理的应用。
引入新课
电池在生活中的应用很广泛，电池是怎样的工作原理呢？
1.实验探究含盐桥的铜锌原电池的工作原理
(1)现象：
均产生电流，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转。
(2)结论：
两种装置均能构成原电池，将化学能转化成电能。
一、原电池的工作原理
一、原电池的工作原理
(3)分析工作原理
负极 正极
电极材料：
电极反应：
反应类型：
总反应：
电子流向：
离子移向：
铜片
Cu2＋＋2e－===Cu
还原反应
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
锌片(负极) → 导线 → 铜片(正极)
1.实验探究含盐桥的铜锌原电池的工作原理
氧化反应
Zn－2e－===Zn2＋
阳离子移向正极，阴离子移向负极
锌片
1.实验探究含盐桥的铜锌原电池的工作原理
根据以上实验探究回答下列问题
①盐桥中离子移动方向：
盐桥作用：
②对比两装置，能更有效地将化学能转化为电能的是：
原因：
Cl－移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液。
形成闭合回路，平衡电荷，产生稳定电流。
图Ⅱ
图Ⅰ中负极直接与CuSO4溶液接触，导致部分化学能转化为热能，
产生的电流强度小。
阳离子→正极区
阴离子→负极区
一、原电池的工作原理
2.原电池
(1)定义：把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
反应
自发进行的氧化还原反应
电极
两个活泼性不同的电极
溶液
电解质溶液
回路
闭合回路
内：电解质溶液作离子导体
外：导线作电子导体
一、原电池的工作原理
应用体验
一、原电池的工作原理
(1)理论上，任何的氧化还原反应都可设计成原电池
(2)盐桥是所有原电池构成的必要条件
(3)在铜锌原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生
(4)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属
×
×
×
×
1.正误判断
应用体验
2.下列装置中，能构成原电池的是________(填序号)，能构成原电池的指出电极的名称并写出电极反应式。
①②⑤
一、原电池的工作原理
①Cu是正极：2H＋＋2e－===H2↑；Fe是负极：Fe－2e－===Fe2＋。
②Zn是负极：Zn－2e－===Zn2＋；Fe是正极：Cu2＋＋2e－===Cu。
⑤Ag是正极：Ag＋＋e－===Ag；Cu是负极：Cu－2e－===Cu2＋。
原电池中正、负极的判断
判断依据 负极 正极
电子流动方向
电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向
电流方向
两极发生的反应
电极材料
方法指导
一、原电池的工作原理
电子流出极
电子流入极
阴离子移向的电极
阳离子移向的电极
电流流入极
电流流出极
失电子，发生氧化反应
得电子，发生还原反应
一般是活动性较强的金属
活动性较弱的金属
或能导电的非金属
二、原电池工作原理的应用
1.加快化学反应速率
形成原电池的反应比没有形成的反应速率快。
如右图，向溶液中滴加几滴CuSO4溶液，形成原电池，产生H2的速率增大。
2.比较金属的活动性强弱
一般作负极的金属比作正极的金属活泼(注意电解质溶液的种类)。
负极
负极
镁失电子
铝失电子
3.设计原电池
利用2FeCl3＋Cu==2FeCl2＋CuCl2 ，设计一个原电池装置，画出原电池装置图，标明电极材料和电解质溶液。
负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极： 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
单液
带盐桥的双液
正极材料：除石墨外，还可以用银、金、铂等。
二、原电池工作原理的应用
3.设计原电池
(1)理论上为自发的氧化还原反应。
(2)外电路：负极还原性较强的物质被氧化，正极氧化性较强的物质被还原。
(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。
二、原电池工作原理的应用
1.根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是
选项 负极(金属/电解质溶液) 正极(金属/电解质溶液)
A Na/NaCl溶液 Fe/FeSO4溶液
B Cu/稀H2SO4 Fe/稀H2SO4
C Zn/ZnSO4溶液 Cu/CuCl2溶液
D Fe/FeCl2溶液 Zn/ZnCl2溶液
√
应用体验
二、原电池工作原理的应用
Na可与水反应，故金属Na作负极时，不能用水溶液作电解质溶液，A错误；一般情况下，原电池中负极金属的活动性强于正极金属，B中Fe比Cu活泼，D中Zn比Fe活泼，B、D错误。
应用体验
2.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。
d＞a＞b＞c
二、原电池工作原理的应用
三、原电池电极反应式的书写
一般情况
负极：负极材料失电子生成相应离子，发生氧化反应；
正极：电解质溶液中阳离子在正极上得电子，发生还原反应；
总反应式：依据得失电子守恒配平上述两极反应式，然后相加。
2FeCl3＋Cu==2FeCl2＋CuCl2
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极： 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
拆分
总反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
1.基础原电池
(1)锌(A)-铜(B)-H2SO4溶液(C)
负极：　　　　　　　 ；
正极：　　　　　　　　；
总反应：　　　　　　　　　　　。
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)Mg(A)-Al(B)-盐酸(C)
负极：　　　　　　　　；
正极：　　　　　　　　；
总反应：　　　　　　　　　　　。
Mg－2e－===Mg2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(3)Mg(A)-Al(B)-NaOH溶液(C)
负极：　　　　　　　　　　　　　　　　 ；
正极：　　　　　　　　　　　　　；
总反应：　 　 。
三、原电池电极反应式的书写
2Al-6e-+8OH-===2[Al(OH)4]-
6H2O+6e-===3H2↑+6OH-
2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
2.带盐桥的原电池
某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原
电池。请回答下列问题。
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对
应的电极反应式：
Al片(　　)_________________，Cu片(　　)__________________。
负极
2Al－6e－===2Al3＋
正极
6H＋＋6e－===3H2↑
(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式：
Al片(　　)_________________________________，
Cu片(　　)_________________。
正极
负极
Cu－2e－===Cu2＋
三、原电池电极反应式的书写
2N+2e-+4H+===2NO2↑+2H2O
本节内容结束

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