专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 第1课时 原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 1．原电池的概念 原电池是利用将化学能转化为电能的装置。 2．铜锌原电池 (1)【实验探究】 【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。 【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。 实验现象 实验结论 实验1 溶液的温度升高 Zn与CuSO4溶液反应放出热量 实验2 插入盐桥：①锌片溶解，铜片加厚变亮 ②CuSO4溶液的颜色变浅 ③电流计指针发生偏转 有电流产生 取出盐桥：电流计指针不发生偏转 无电流产生 (2)结论：实验1的能量变化的主要形式为化学能转化为热能；实验2的能量变化的主要形式为化学能转化为电能。 (3)铜锌原电池的工作原理 Zn片为负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，反应类型是氧化反应。 Cu片为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，反应类型是还原反应。 总反应式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu 电子的流动方向：Zn片→导线→铜片。 盐桥中K+移向CuSO4溶液，Cl-移向ZnSO4溶液。 3．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。 4．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。 (2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 (3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。 (4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (5)盐桥的作用： ①将两个半电池隔开，提高电池效率。 ②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。 【名师点拨】(1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 【归纳小结】原电池中正负极判断 二、原电池的设计 1．实验探究原电池的设计 【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。 (1)画出原电池构造示意图，指出正负极。 (2)写出原电池的电极反应式 负极：Fe-2e-===Fe2+ 正极：Cu2++2e-===Cu 2．设计原电池的方法 (1)外电路 负极：还原性强的物质被氧化，向外电路提供电子； 正极：氧化性强的物质被还原，从外电路得到电子。 (2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极(×) (2)原电池中负极发生的反应是还原反应(×) (3)铜锌原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极(×) (4)在原电池中阴离子移向负极(√) (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属(×) (6)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(×) (7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√) (8)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池(×) (9)若将2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计成原电池，可用锌、铁作电极材料(×) (10)足量的Zn与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因为c(SO)增大(×) 2．简答题 (1)某原电池总反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼脂吗？ 不可以。 ... ...
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