课时1原电池的工作原理含解析

第2节化学能转化为电能——电池课时1原电池的工作原理课标解读课标要求素养要求1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用;2.能利用相关信息分析化学电源的工作原理;3.能分析、解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池。1.变化观念与平衡思想:能利用原电池的组成条件和原理分析不同电池间的异同。2.证据推理与模型认知:能根据铜锌原电池的实验现象,总结出现象形成的原因,从而归纳出原电池工作原理,建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。自主学习·必备知识知识点一铜锌原电池的实验探究装置检流计指针电极外表变化情况Ⅰ发生①偏转锌片质量②减小,铜片质量③增大Ⅱ发生④偏转锌片质量⑤减小,铜片质量⑥增大电极名称负极正极电极材料⑦锌片⑧铜片电极反响ZnCu反响类型氧化反响复原反响电子流向由⑨锌片沿导线流向⑩铜片离子迁移方向阴离子向负极迁移;阳离子向正极迁移电池反响方程式Zn想一想公元1799年,科学家伏打以含食盐水的湿抹布,夹在银和锌的圆形板中间,堆积成圆柱状,制造出最早的电池——伏打电池。将不同的金属片插入电解质水溶液形成的电池,通称伏打电池。你能确定伏打电池的负极并写出其电极反响吗？答案：锌比银活泼,所以锌作负极,电极反响为Zn-判一判1.氧化复原反响一定都能设计成原电池(×)2.铜、锌与稀硫酸形成原电池,铜为正极,锌为负极,形成原电池过程中电子由负极经过电解质溶液流向正极(×)3.盐桥电池中的盐桥相当于原电池的内电路(√)知识点二原电池的工作原理①化学能②电能③活动性不同④电解质溶液⑤闭合电路⑥氧化复原反响电子流向⑦负极→外部导线离子移动方向⑧阳离子移向正极⑨阴离子移向负极电极反响正极⑩复原反响负极⑪氧化反响想一想1因为生石灰和水反响放热,所以有同学认为可以利用这个反响设计成原电池,你认为正确吗？答案：不正确。此反响不是氧化复原反响。想一想22021年2月,宁德时代宣布将向特斯拉供给锂离子动力电池产品。消息一出,宁德时代的市值直冲3000亿元。磷酸铁锂锂离子电池的总反响是Li1答案：负极反响物化合价升高,所以反响的物质是Lix互动探究·关键能力探究点一原电池的工作原理及电极判断情境探究1.某实验小组同学根据原电池的形成原理设计了甲、乙两个原电池：电极材料电极材料电解质溶液甲铁铜稀硫酸乙铜银硝酸银问题1：甲电池该电池的正极材料为,电极反响式为;该电池的负极材料为,电极反响式为;总反响方程式为。问题2：乙电池该电池的正极材料为,电极反响式为;该电池的负极材料为,电极反响式为;总反响方程式为。答案：问题1：提示铜;2 H++2问题2：提示银;2 Ag++2探究归纳2.原电池正、负极的判断探究应用例锌铜原电池装置如下图,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,以下有关表达正确的选项是()B.电池工作一段时间后,甲池的c(SOC.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡答案：C解析：A项,由锌的活动性大于铜,可知铜电极为正极,在正极上Cu2+得电子发生复原反响生成Cu,错误;B项,由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故甲池的c(SO42-)不变,错误;C项,在乙池中正极发生反响：Cu2+解题感悟“异常〞原电池原理的深度分析〔1〕铝铜浓硝酸电池初期,活泼金属铝作负极被氧化,铝外表很快形成致密氧化物薄膜使铝钝化,从而阻止反响继续进行,之后,钝化铝作正极,铜被浓硝酸氧化,作负极,电极反响：铜：Cu-钝化铝：2 〔2〕镁铝烧碱溶液电池镁不溶于烧碱溶液,铝单质可溶于烧碱溶液,铝作负极,镁作正极,电极反响：铝：2 镁：6 迁移应用1.某小组为研究电化学原理,设计了如下图装置。以下表达不正确的选项是()A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反响为Cua和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b用导线连接后,电流由铁电极经导线流向铜电极答案：D解析：a和b不连接时,Fe和Cu2+直接发生氧化复原反响,铁片上会有金属铜析出,A项正确;假设a和b用导线连接,那么构成原电池,此时铁为负极,铜为正极,电极反响式分别为Fe2.(★A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极B.②中Mg作负极,电极反响式为6C.③中Fe作负极,电极反响式为FeD.④中Cu作正极,电极反响式为O答案：D解析：②中Mg不与NaOH溶液反响,而Al能和NaOH溶液反响失去电子,故Al作负极,Mg作正极。探究点二原电池原理的应用知识深化构成原电池的反响速率比直接接触的反响速率快。如实验室制H2时,粗锌比纯锌与稀硫酸反响快,或向溶液中滴入几滴CuSO〔1〕理论上,自发的氧化复原反响,可以设计成原电池。〔2〕外电路〔3〕内电路：电解质溶液中,阴、阳离子发生定向移动。〔以Cu与AgNO3〔1〕明确两极反响正极：〔2〕选择电极材料$\left\{\begin{array}{ll}\text{负极材料一般为负极失电子物质,如\mathrm{Cu}}\\\text{正极材料一般为导电性材料且较不活泼,如\mathrm{C}、\mathrm{Ag}}\mathrm{}\end{array}\right.$〔3〕选择电解质溶液不含盐桥〔4〕画装置图〔注明电极材料和溶液成分〕题组过关a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及局部实验现象如下：实验装置局部实验现象a极质量减小;b极质量增加b极有气体产生;c极无变化实验装置局部实验现象d极溶解;c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.a＞bC.d＞a答案：C解析：根据原电池中负极一般比正极活泼进行判断。由第一个装置a极质量减小,可知a极是负极,金属活动性：a＞b;对于第二个装置,依据复原性规律知,金属活动性：b＞c,第三个装置的金属活动性：d＞c;第四个装置电流从a流向2.(★)设计原电池:负极：,电极反响：;正极：,电极反响：。答案：;Zn;Zn-2 e解析：分析元素化合价的变化可知,Zn为负极,比Zn不活泼的金属或导电的非金属〔石墨等〕作正极,选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。3.(★)铁及铁的化合物应用广泛,如〔1〕写出FeCl3〔2〕假设将〔1〕中的反响设计成原电池,请在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反响式。正极反响式：;负极反响式：。答案：〔1〕2〔2〕;2 Fe解析：首先分析Fe3+与Cu反响中的氧化剂、复原剂,然后依据原电池原理设计成原电池。依据反响：2 Fe评价检测·素养提升课堂检测1.〔2021辽宁锦州高二月考〕在如下图的柠檬水果电池中,外电路上的电流从电极X流向电极Y。假设X为铁,那么Y可能是()答案：A解析：原电池中,电流从正极沿导线流向负极,由外电路上的电流从电极X流向电极Y可知,X作正极,Y作负极。原电池中易失电子发生氧化反响的金属作负极,假设X为铁,那么Y的活泼性比铁强,选项中只有锌比铁活泼。2.以下装置不能构成原电池的是()A.B.C.D.答案：C解析：根据原电池形成条件解答。酒精不是电解质溶液,不导电。3.如图,两电极上发生的电极反响如下,那么以下说法中不正确的选项是()a极：Cu2++2B.a极上发生复原反响b极流向a极答案：D解析：题给装置有一局部化学能转化为热能。4.(★)某原电池的电极反响是〔1〕假设原电池装置为图1：①电极材料A是,B是〔写名称〕。②A电极观察到的现象是。〔2〕假设原电池装置为图2：①电极材料X可以是〔填字母,下同〕。a.铁b.铜c.石墨②电解质溶液Y是。a.FeSO4溶液b.CuSO4溶液c.答案：〔1〕铜;铁;有红色物质析出〔2〕bc;bc解析：〔1〕根据原电池原理进行解答。题图1中一般相应的盐溶液对应相应的金属单质,所以A、〔2〕题图2是原电池装置,那么铁作负极,铜或石墨作正极,电解质溶液是可溶性的铜盐溶液。素养视角1.相同电极材料、不同电解质溶液电池反响的比拟：〔1〕甲、乙两原电池中Al电极分别为极、极,出现的现象分别是、。〔2〕甲、乙两池中Al电极上