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本文题目：高二化学教案：化学能与电能的转化学案
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
[目标要求] 1.理解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解半反应、盐桥、内电路、外电路等概念。3.会判断原电池的正、负极，能够利用氧化还原反应设计简单的原电池。
一、原电池
1.原电池定义：将化学能转变为电能的装置。
2.实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。
3.简单原电池的构成条件：
①活泼性不同的两个电极，②电解质溶液，③形成闭合回路，④能自发进行的氧化还原反应。
二、原电池的工作原理
工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。
以铜锌原电池为例：
1.在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失电子，形成Zn2+进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片;
CuSO4溶液中，Cu2+从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。
锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;
铜为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-===Cu。
总反应式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu，反应是自发进行的。
2.闭合回路的构成：
外电路：电子从负极到正极，电流从正极到负极，
内电路：溶液中的阴离子移向ZnSO4溶液，阳离子移向CuSO4溶液。
3.盐桥
盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO2-4过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其中Cl-向ZnSO4溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
知识点一 原电池
1.下列装置中能构成原电池产生电流的是( )
答案 B
解析 A、D项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池;B项符合原电池的构成条件，两电极发生的反应分别是Zn-2e-===Zn2+，2H++2e-===H2↑;C项中酒精不是电解质，故不能构成原电池。
2.在图中的8个装置中，属于原电池的是( )
A.①②③⑤⑧ B.③④⑥⑦ C.④⑤⑥⑦ D.③⑤⑦
答案 D
知识点二 原电池的原理
3.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag++e-===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍能继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
答案 C
解析 该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式为Cu-2e-===Cu2+，正极反应式为Ag++e-===Ag，因此②对;在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错;没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错;无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以④对。
4.下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是( )
NO.28 Date：2009.11.8
实验后的记录：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H+向负极移动。
③电子流动方向Zn―→Cu。
Cu极上有H2产生。
⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol。
⑥正极的电子反应式为：Zn―→Zn++2e-。
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④
答案 B
解析 本题考查了锌、铜和稀H2SO4构成的原电池的基本工作原理。Zn比Cu活泼，Zn为负极，电极反应为：Zn-2e-===Zn2+，Cu为正极，电极反应为2H++2e-===H2↑，每转移1 mol电子，产生H2 0.5 mol，电子由Zn流出，经导线流向铜片，溶液中H+向正极移动，SO2-4向负极移动，故选B。
5.把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B相连时，A为负极;C、D相连时，D上有气泡逸出;A、C相连时，A极减轻;B、D相连时，B为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为( )
A.A>B>C>D B.A>C>B>D C.A>C>D>B D.B>D>C>A
答案 C
解析 金属组成原电池，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极。负极被氧化，质量减轻，正极发生还原反应，有物质析出，由题意得活动性A>B、A>C、C>D、D>B，故正确答案为C。
知识点三 原电池的应用
6.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因
________________________________________________________________________。
(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池?________。若能，请写出电极反应式，负极：___________，正极：_____________。(若不能，后两空不填)
(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
答案 (1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀
(2)能 Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+
(3)
解析 (1)当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。
(2)因为FeCl3能与Cu发生反应：2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为Cu，反应为Cu-2e-===Cu2+，正极为石墨，电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+。
(3)因为总反应式为Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。
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