第2讲 原电池 化学电源

第2讲原电池化学电源

【

2021·备考】

2017版课程标准素养落地

1.了解原电池的构成，了解电极材料、电子导体、离子导体等电化学体系基本

要素。

2．能分析、解释原电池的工作原理及应用，能设计简单原电池，能正确书写电极反应和总反应方程式。

3．能列举常见化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

4．了解新型电池的开发在解决能源、能源危机、环境保护中的作用。通过带盐桥的原电池的装置模型，认识原电池装置特点，认识两电极之间的联系，形成模型认知素养；通过参与有关化学问题的社会实践，形成科学态度与社会责任素养。

考点一原电池的工作原理及其应用

『知识梳理』

1.原电池的工作原理

(1)概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

(2)原电池的构成条件

一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。

(3)工作原理

以锌铜原电池为例：

①反应原理：

电子流向由Zn片沿导线流向Cu片

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型氧化反应还原反应

②原电池中的三个方向

电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；

电流流动方向：从正极沿导线流向负极；

离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。

名师提示你

1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是化学能与电能的转化。

2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。

2.原电池原理的应用

(1)加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

(2)比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

(3)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。名师提示你

1.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀H2SO4足量时，产生H2的物质的量要减少。

2.把一个氧化还原反应拆写成两个电极反应时，首先要写成离子反应，要注意通过电荷守恒与原子守恒把H＋、OH－、H2O分解到两个电极反应中。

[链接新教材]

(新教材LK第二册P5511“学习·理解”题变式)

某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极，写出电极反应式。

答案如图所示

负极Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O

正极2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

『考向突破』

考向一原电池工作原理的综合分析

对原电池基本原理做出判断

[题目设计]

1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池(√)

(2)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极(√)

(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生(×)

(4)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(×)

(5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极(×)

(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)

对典型原电池装置进行全面分析

[命题素材]

下图是根据原电池原理设计的LED灯发光的装置：

[题目设计]

2.(1)该装置中，存在怎样的能量转化过程？

(2)如果将硫酸换成柠檬汁，导线中会不会有电子流动？如果将锌片换成铁片，电

路中的电流方向是否改变？

提示(1)装置中存在“化学能→电能→光能”的转换。

(2)柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，

所以导线中有电子流动；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电

流方向不变。

考向二工作原理的多维应用

通过设计具体操作，通过原电池原理，判断金属活泼性强弱

[命题素材]

原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)

作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一

段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，

即可以断定金属活动性A＞B。