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第一课时 原电池的工作原理
第一章第2节　化学能转化为电能——电池
高中化学选择性必修一
联想质疑
汽车等机动车往往需要配备电池，人造卫星、宇宙飞船等必须携带电池，人们在日常生活中也经常要使用电池……这些足以说明电池的重要作用。
现在，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？原电池构造如何？他们在工作时，装置中发生了什么变化？
1.通过实验探究理解原电池的构成条件和工作原理,学会判断原电池的正、负极,
建立宏观辨识与微观探析意识。
2.进一步理解化学能与电能的相互转化,认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过
程变化,建立变化观念与平衡思想意识。
3.通过交流讨论掌握原电池总反应式和电极反应式的书写方法,培养推理和分析问题的
能力,提升证据推理与模型认知的学科素养。
4.通过设计原电池的实验探究,体验科学探究过程,培养科学探究精神。
利用自发的氧化还原反应将化学能转化成电能的装置。
一、原电池：
1、原电池的定义：
实验探究：原电池的构成条件
实验内容：Zn与Cu以不同形式插入稀硫酸的现象与解释
2、原电池的构成条件
请同学们根据实验任务单以小组为单位完成实验，注意实验的准确性和安全性
实验 现象 结论或解释
锌片溶解，表面有气泡
铜片表面无气泡
Cu
Zn
稀H2SO4
Cu
稀H2SO4
Zn
稀H2SO4
铜与稀硫酸不反应
锌片溶解，表面有气泡，铜片表面没有气泡
Cu
Zn
稀H2SO4
锌片溶解
铜片表面出现气泡电流表指针偏转
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
外电路有电流形成
实验装置
　　　 　 　
现 象
解释或结论
（电极材料）
实验探究:
外电路无电流产生，需活泼型不同的两个电极
锌片表面有气泡，电流表指针不偏转
思考：
负极材料和正极材料可以是哪类物质？
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
实验探究:
（溶液）
实验装置
　　　 　　　　
现 象
解释和结论
锌片和铜片表面无气泡，电流表指针不偏转
外电路无电流产生，电极须插入电解质溶液中
实验探究:
（是否闭合）
实验装置
（1） 　　　
现 象
解释和结论
锌片表面有气泡，电流表指针不偏转
图一外电路无电流产生，两极需相连形成闭合回路
锌片溶解铜片表面有气泡电流表指针偏转
原电池的形成条件：
原电池
的形成条件
2.两个电极
3. 电子导体
1.电极反应物
——导线
——电解质溶液或熔融的电解质
——电极材料：导电的固体
闭合回路
4. 离子导体
——在两极上自发进行氧化还原反应
Zn-2e- =Zn2+
2H++ 2e-=H2
氧化反应
还原反应
Zn片→ Cu片
负极
正极
3、原电池的电极反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
正极得电子数目=负极失电子数目
4、原电池的工作原理
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
电流由正极流向负极
外电路
内电路
【自我检测】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.在原电池构成的闭合回路中,电子从原电池的正极通过导线流向负极。(　 )
2.HCl+NaOH === NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池。(　　)
3.将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏转。(　　)
4.在铜、锌及稀硫酸构成的原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌。(　　)
5.原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。(　　)
6.所有的氧化还原反应都可以设计成原电池。(　　)
7.原电池装置中,电解质溶液中阳离子移向正极。(　　)
×
×
×
×
×
×
√
5、原电池正负极判断依据
失电子，发生氧化反应，电子流出，电流流入，溶液中阴离子移向，电极质量减小，一般为较活泼的金属
负极:
正极：
得电子，发生还原反应，电子流入，电流流出，溶液中阳离子移向，电极质量增大或产生气体，一般为较不活泼的金属或导电的非金属
二、双池原电池的工作原理
活动探究
探秘铜锌原电池
预测
你认为下图所示装置是否能够构成原电池，将化学能转化为电能？请说明理由。如果不能如何改进？
盐桥
盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。通过盐桥可将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流。
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
两个原电池的工作原理及电极反应式。
Zn和Cu2+直接接触，两个半反应在同一区域进行，能量转化率低，电流强度弱不稳定，持续时间短。　　　
优缺点：
单池原电池：
双池原电池：
Zn和Cu2+不直接接触，两个半反应在不同区域进行，能量转化率高，电流强度大稳定，持续时间长。
三、原电池的应用
1、设计原电池
实验目的
利用所给用品设计装置并进行实验，将下列反应所释放的能量转化为电能。Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
实验用品
锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸；烧杯，导线，电流表，开关。
活动·探究
氧化还原反应
原电池
氧化还原反应
分开进行
形成闭合回路
方法导引
设计原电池的基本思路
根据氧化还原反应电子转移判断电极反应
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液
负极材料选择
正极材料选择
离子导体选择
能导电的固体【金属（活动性比负极弱）或石墨】
电解质溶液或熔融的电解质（可以电离出正极反应物离子）
燃料电池正极反应物为O2，电解质不做反应物
负极反应物为金属时：负极反应物同时为负极材料
负极反应物不导电时：另选可以导电的电极材料（如石墨、金属单质）
原电池正负极材料和离子导体的选择
设计思路及依据 实验装置 实验现象
Zn+2H+====Zn2++H2↑
确定 负极 选择负极反应物:_ ___ 选择负极材料:___ _ 确定 正极 选择正极反应物:____ ___ 选择正极材料:___________ 构成闭 合回路 选择离子导体:____________ 选择电子导体:___ _
电流表指针偏转，锌片逐渐溶解；正极材料表面有气泡生成。
锌片
锌片
氢离子
铜片
稀硫酸
导线
1.将反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 分别设计成单池原电池和双池盐桥原电池，画出原电池的示意图并写出电极反应式.
石墨
Cu
FeCl3溶液
负极（铜）：
Cu－2e－=Cu2+
正极（石墨）：
2Fe3+ + 2e－=2Fe2+
迁移应用
实验室用Zn与Ｈ2SO4制H２，用粗锌产生Ｈ２的速率比用纯Zn ，或在稀Ｈ2SO4中加入少量 溶液，也同样会加快Zn与稀Ｈ2SO4产生Ｈ２的速率，这是因为 ：
。
快
硫酸铜
锌能和硫酸铜溶液反应，置换出铜，附着在锌的表面，与硫酸一起形成了铜锌原电池。
2.加快化学反应速率
把a,b,c,d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成多个原电池。若a,b相连时，a为负极；c,d相连时，d上有气体逸出；a,c相连时，a极减轻；b,d相连时，b为正极。则四种金属的活动顺序是（ ）
A.a>b>c>d B.a>c>b>d
C.a>c>d>b D.b>d>c>a
C
3.比较金属的活泼性
随堂训练
1、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
2、如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是 (　　)
A.外电路的电流方向为:X→外电路→Y
B.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn
C.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
C
课堂小结
双池原电池的工作原理
原电池
定义
构成条件
电极反应及电池反应
原电池的工作原理
原电池正、负极的判断
原电池的应用
愿你们以今日之学为火种，怀“科技报国”之壮志，让青春在攻克“卡脖子”技术的战场上闪光——因为你们笔下的每一个方程式，都可能孕育出下一个让世界惊叹的“中国答案”！
谢 谢

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