1.2.1化学能与电能的转化（原电池的工作原理）（教师版） 特供省重点 2021-2022学年高中化学苏教版（2019）选择性必修一课件+练习.pdf

1.2.1化学能与电能的转化

（原电池的工作原理）

基础知识清单

一、原电池工作原理

1．原电池的构成条件

(1)定义：能把化学能转化为电能的装置。

(2)构成条件：

2．实验探究：

（1）锌和硫酸铜溶液反应中的能量转化

向一只烧杯中加入1.0mol•L－1CuSO4溶液约30mL，再加入适量锌粉，现象是Zn逐渐溶解，溶液颜色变

浅，有红色物质生成，用温度计测量溶液的温度，温度升高，能量变化的主要形式是化学能转化为热能。

（2）铜锌原电池的构造与工作原理

电池名称单液电双液电(盐桥电)

实验装置

电流表指针偏转

实验

电极变化锌片逐渐溶解，铜片质量增加

现象

电流变化一段时间后，电流逐渐衰减产生的电流持续、稳定

锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻；

微观探析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Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加

Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)

符号电极反应式

Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)

表征

电池总反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

能量转换化学能转化为电能

①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路；

②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶

盐桥液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。

③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能

转化为电能

3.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)

溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只

能在溶液中移动而不能在导线中移动，原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形

成闭合回路，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。

4.一般是负极金属的活动性(还原性)强于正极金属，原电池中正、负极的判断方法如下：

二、原电池原理的应用

1．比较金属活动性强弱

对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。

例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极

现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a＞b。

2．加快氧化还原反应的速率

构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。

例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。

3．设计原电

(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)外电路：还原性较强的物质在负极上失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。

(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。

Ⅰ.原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”

第一步：将电池总反应拆成两个半反应，即原电池的负极反应和正极反应。

第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。

第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，以Fe＋CuSO===FeSO＋Cu反应为例，如图。

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Ⅱ.设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择

(1)电解质溶液一般要能够