【知识解析】原电池的工作原理 获奖

探秘铜锌原电池实验装置探秘铜锌原电池宏观现象电极反应电池反应续表检流计的指针发生偏转，锌片逐渐溶解，锌片、铜片上均有红色固体析出，CuSO4溶液的颜色逐渐变浅检流计的指针发生偏转，左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出，CuSO4溶液的颜色逐渐变浅负极：Zn－2e－===Zn2＋（氧化反应）正极：Cu2＋＋2e－===Cu（还原反应）Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu探秘铜锌原电池微观解释续表锌原子失去电子被氧化成Zn2＋进入溶液，失去的电子通过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2＋在铜片上获得电子，被还原成铜沉积在铜片上，从而构成闭合回路，产生电流；但由于锌片与CuSO4溶液直接接触，部分Zn直接与Cu2＋发生置换反应，在锌片上析出铜锌原子失去电子被氧化成Zn2＋进入溶液，失去的电子通过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2＋在铜片上获得电子，被还原成铜沉积在铜片上；随着反应的进行，左边烧杯溶液中的c（Zn2＋）增大，右边烧杯溶液中的c（Cu2＋）减小，则盐桥中的阴离子（如Cl－）进入ZnSO4溶液，阳离子（如K＋）进入CuSO4溶液，从而构成闭合回路，产生电流阴离子（如Cl－）进入ZnSO4溶液，阳离子（如K＋）进入CuSO4溶液，从而构成闭合回路，产生电流探秘铜锌原电池能量转化化学能转化为电能不同点续表离子导体为CuSO4溶液；部分Zn与CuSO4溶液直接接触发生氧化还原反应离子导体由CuSO4溶液、ZnSO4溶液和盐桥共同构成探秘铜锌原电池名师提醒盐桥1．制作方法：在烧杯中加入2g琼脂和60mL饱和KCl溶液，使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解，然后趁热将此混合溶液加入U形玻璃管中，静置待琼脂凝固后便可使用。2．作用：盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，同时还有平衡电解质溶液中的电荷的作用，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定地产生电流。原电池（1）概念：把化学能转化为电能的装置。（2）构成条件自发进行的氧化还原反应两个能导电的电极原电池的构成条件形成闭合回路离子导体原电池（3）原电池的电极负极：电子流出——一般活动性较强——发生氧化反应；正极：电子流入——一般活动性较弱——发生还原反应。原电池名师提醒判断原电池正负极的方法判断为负极电极材料较不活泼金属或非金属导体电极反应还原反应电子流向电子流入电流流向电流流出较活泼金属氧化反应电子流出电流流入阴离子移向离子移向阳离子移向判断为正极原电池（4）原电池中电子、离子的移动方向电子从负极流出经外电路（导线）流入正极；内电路（离子导体）中阳离子移向正极，阴离子移向负极。可用如图表示原电池中电子、离子的移动方向：记忆口诀电子不入水，离子不上岸；离子导体中“阳向正，阴向负”。e－负极正极阴离子离子导体阳离子原电池（5）电极及电池反应①半反应：在电池中，氧化反应和还原反应是在两个电极分别进行的，每个电极或是发生失去电子的变化——氧化，或是发生获得电子的变化——还原，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应常称为半反应。②电极反应：在电极上进行的半反应。③电池反应：电池的两个电极反应组成电池的总反应。典例详析例1－1（2021重庆期中）铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋B．电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从正极流向负极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液B典例详析解析：该电池中Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A项错误：电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极经导线流向正极，C项错误；负极上由于Zn放电，使ZnSO4溶液中Zn2＋的浓度增大，故盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，以保持溶液呈电中性，D项错误。典例详析点拨：原电池的工作原理图解典例详析例1－2（2021福建厦门一中月考）某原电池装置如图所示。下列有关叙述正确的是（）A．Fe做正极，发生氧化反应B．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液的pH均不变D．工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl－）增大D（盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂）典例详析解析：该原电池装置中Fe做负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A、B项错误：正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故工作一段时间后，右侧烧杯中溶液的pH增大，C项错误；原电池中，阴离子向负极移动，则盐桥中的Cl－移向NaCl溶液，故工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl－）增大，D项正确。典例详析例1－3下列装置中，电流表指针不发生偏转的是（）AB典例详析例1－3下列装置中，电流表指针不发生偏转的是（）ACD典例详析解析：A项，Zn插入CuCl2溶液中，Zn直接置换出Cu，电子不经过导线，没有电流产生，则电流表指针不发生偏转；B项，可构成原电池，Mg为负极，Al为正极，电流表指针发生偏转；C项，可构成原电池，Zn为负极，Cu为正极，电流表指针发生偏转；D项，可构成原电池，Zn为负极，Cu为正极，电流表指针发生偏转。典例详析例1－4如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时