第4章第1节 原电池（第1课时 原电池的工作原理）(教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》
第四章 化学反应与电能
第一节　原电池 第 1课时　原电池的工作原理
一、原电池的工作原理
【实验探究】〔实验 4-1〕
1、将置有锌片的 ZnSO4溶液和置有铜片的 CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在
中间串联一个电流表，观察现象。
电池名称 单液电池 双液电池（盐桥电池）
实验装置
实
验
现
象
电流表 指针偏转
电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加
电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定
微观探析
锌片的 Zn 失去电子形成 Zn 2
＋
进入溶液，质量减轻；
电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转；
溶液中的 Cu 2
＋
在铜片获得电子变成 Cu
沉积在铜片上，质量增加。
符
号
表
征
电极反应式
Zn 片：Zn - 2 eˉ = Zn 2
+
（氧化反应）
Cu 片：Cu 2
+
+ 2 eˉ = Cu （还原反应）
电池总反应 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
能量转换 化学能转化为电能
〔注意〕原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
2、盐桥
（1）什么是盐桥：装有含 KCl
饱和 溶液的琼胶，胶体不移动，离子可在其中自由移动。
（2）取出盐桥，电流表的指针有何变化？取出盐桥指针回到零点
（3）盐桥的作用：结合単液电池和双液电池的电流变化和取出盐桥后的现象分析
①形成闭合回路；
②平衡两侧的电荷，溶液呈电中性（Cl－移向 ZnSO4
溶液，K＋移向 CuSO4
溶液）；
【深度思考】结合两个装置的不同，分析电流为什么有不同的特点。
装置Ⅰ：还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2＋直接接触，化学能既转化为电能，又转化为热能，造成能量损耗。
装置Ⅱ：还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2＋不直接接触，化学能仅转化为电能，避免能量损耗，故电流稳定，持续时间长。
【思考与讨论】请结合双液电池绘制反映原电池工作原理的示意图。示意图要求包括以下内容:
（1）注明原电池的组成。
（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域。
（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。
以上三个你喜欢哪一个？以其为参照修改一下自己制作的图！
图片来自网络，感谢原作者！
【理解应用】依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag 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）银电极的电极反应式是_____________________________；
X电极的电极反应式是_____________________________。
（3）外电路中的电子是从________极流向________极。
（4）该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。
【答案】（1）铜　硝酸银溶液　 （2）2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋　
（3）负(或铜)　正(或银)　 （4）银　铂、石墨
〔解析〕原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反
应方程式可知电极 X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液 Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。电极反应
式如下，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。
二、原电池的应用
1．加快氧化还原反应的速率：实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴 CuSO4溶液，也
能加快反应速率。
2．比较金属的活动性强弱：一般原电池中，活泼金属做负极，发生氧化反应，较不活泼金属做正极，发生还原反应。
3．设计原电池：理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
【预习检验】
1．判断正误(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溶液流向铜电极(×)
（4）在原电池中阳离子移向正极，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(×)
2．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　)
①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由 D→导线→C；
③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；
④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。
A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D
C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
【答案】　A
〔解析〕①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：
A＞B；② C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由
正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原
电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明
D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A项正确。
3．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是(　　)
A．均发生了化学能转化为电能的过程
B．Zn 和Cu 既是电极材料又是反应物
C．工作过程中，电子均由Zn 经导线流向 Cu
D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
【答案】B
〔解析〕两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化为电能的过程，A项正确；根据原电池的工作原理，锌比铜
活泼，锌作负极、铜作正极，铜本身不是反应物，B项错误；锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，C项正确；
图乙装置产生的电流在一段时间内恒定，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，D项正确。
4．某化学兴趣小组利用反应 Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(
)
A．Zn 为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是 a电极→FeCl3溶液→b电极
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