第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池第1課時原電池的工作原理一、知識目標(biāo)1.掌握原電池工作原理，提高對原電池本質(zhì)的認(rèn)識。2.認(rèn)識化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上認(rèn)識原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象，從微觀角度理解原電池內(nèi)部電子、離子的移動和電極反應(yīng)的本質(zhì)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過實(shí)驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，建立原電池工作原理的模型，培養(yǎng)邏輯推理和歸納總結(jié)能力。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：通過實(shí)驗探究原電池的構(gòu)成和工作原理，培養(yǎng)科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維，體會化學(xué)實(shí)驗在化學(xué)研究中的重要性。4.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：認(rèn)識化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用，了解化學(xué)對社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任意識。一、學(xué)習(xí)重點(diǎn)原電池工作原理。二、學(xué)習(xí)難點(diǎn)1.理解原電池工作原理，尤其是鹽橋的作用。2.根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池。一、原電池的概念與構(gòu)成概念：原電池是把_______能轉(zhuǎn)化為_______能的裝置。答案：化學(xué)；電本質(zhì)：基于________________________反應(yīng)（填反應(yīng)類型）。答案：氧化還原構(gòu)成要素：（1）有兩個________________的電極；答案：活潑性不同（2）有________________或熔融電解質(zhì)；答案：電解質(zhì)溶液（3）能形成________________；答案：閉合回路（4）能發(fā)生________________的氧化還原反應(yīng)。答案：自發(fā)進(jìn)行二、原電池的工作原理電子流向：電子由_______極經(jīng)導(dǎo)線流向_______極（填“正”或“負(fù)”）。答案：負(fù)；正離子遷移：電解質(zhì)溶液中，陽離子向_______極移動，陰離子向_______極移動（填“正”或“負(fù)”）。答案：正；負(fù)（1）負(fù)極：發(fā)生_______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），_______電子（填“失去”或“得到”）；答案：氧化；失去（2）正極：發(fā)生_______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），_______電子（填“失去”或“得到”）。答案：還原；得到三、電極的判斷負(fù)極：一般是_______的金屬（填“較活潑”或“較不活潑”）；是電子_______的一極（填“流出”或“流入”）；是發(fā)生_______反應(yīng)的一極（填“氧化”或“還原”）。答案：較活潑；流出；氧化正極：一般是_______的金屬或非金屬（如石墨，填“較活潑”或“較不活潑”）；是電子_______的一極（填“流出”或“流入”）；是發(fā)生_______反應(yīng)的一極（填“氧化”或“還原”）。答案：較不活潑；流入；還原四、鹽橋成分：通常裝有_______，內(nèi)含_______或_______（如KCl、NH?NO?，填物質(zhì)類型）。答案：含有瓊脂的飽和溶液；陽離子；陰離子作用：（1）使整個裝置構(gòu)成_______（填“通路”或“斷路”）；（2）_______溶液中的電荷（填“平衡”或“破壞”），使電池反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行。答案：通路；平衡一、新課導(dǎo)入問題思考1.請列舉出在日常生活中離不開電的地方。答案：手機(jī)、電腦、電視、冰箱、空調(diào)等。2.生活中有哪些常見的化學(xué)電池？答案：銀鋅電池、干電池、鉛酸電池、鎳氫電池、燃料電池、鋰離子電池等。二、原電池的工作原理活動一、認(rèn)識原電池問題思考1.什么是原電池？答案：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。2.原電池的構(gòu)成要素有哪些？答案：①有兩個活潑性不同的電極；②有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；③能形成閉合回路。歸納總結(jié)原電池的本質(zhì)是什么？答案：原電池的本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)?；顒佣?、探究銅鋅原電池問題探究1.按教材圖122組裝裝置進(jìn)行實(shí)驗，觀察并記錄實(shí)驗現(xiàn)象。答案：圖（a）和圖（b）中檢流計指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明有電流產(chǎn)生。2.分析圖122所示（a）（b）兩個原電池各部分的作用，確定其電極反應(yīng)物、電極材料和離子導(dǎo)體。答案：對于圖（a），電極反應(yīng)物是鋅和銅離子，電極材料是鋅片和銅片，離子導(dǎo)體是CuSO4溶液。對于圖（b），電極反應(yīng)物是鋅和銅離子，電極材料是鋅片和銅片，離子導(dǎo)體是CuSO4溶液、鹽橋、ZnSO4溶液。鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含3.分析圖122所示（a）（b）兩個原電池的工作原理，寫出電極反應(yīng)。答案：圖（a）和圖（b）中，負(fù)極都是鋅片，電極反應(yīng)為Zn?2e?=Zn2+，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極都是銅片，電極反應(yīng)為答案：圖（a）的缺點(diǎn)是放熱，電流不穩(wěn)定；圖（b）的優(yōu)點(diǎn)是電流穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電流小、需要不斷更換鹽橋。歸納總結(jié)1.在原電池中，電子、離子的移動方向是怎樣的？答案：電子由負(fù)極流向正極，“電子不下水”；離子的移動規(guī)律是陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，“正正負(fù)負(fù)”。2.鹽橋在原電池中起到了什么作用？答案：鹽橋能保證原電池持續(xù)穩(wěn)定地工作，其作用是使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸（離子通路），還能平衡電荷（離子庫，可以源源不斷的供給需要的離子）?；顒尤?、原電池負(fù)極的判斷方法及應(yīng)用問題思考原電池負(fù)極的判斷方法有哪些？答案：較活潑的一極（一般）、電子流出的一極、化合價升高的一極、發(fā)生氧化反應(yīng)的一極、負(fù)離子移向的一極是負(fù)極?；顒铀?、例題分析例1、下列裝置中，能組成原電池的是()答案：ABCH。講解：構(gòu)成原電池需要滿足三個條件：①有兩個活潑性不同的電極；②有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；③能形成閉合回路。據(jù)此對各裝置進(jìn)行分析判斷。例2：分析下列裝置形成原電池，誰作負(fù)極？答案：Mg?Al在H2SO4溶液中，鎂比鋁活潑，鎂作負(fù)極。Mg?Al在NaOH溶液中，鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂不能，所以鋁作負(fù)極。講解：判斷原電池的負(fù)極一般根據(jù)金屬的活潑性，但在某些特殊情況下，要考慮金屬與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)。在H2S例3：一個完整的氧化還原反應(yīng)可以拆分，寫成兩個“半反應(yīng)”式，一個是“氧化反應(yīng)”式，一個是“還原反應(yīng)”式。如氧化還原反應(yīng)：2FeCl（1）可以寫成氧化反應(yīng)：_________________還原反應(yīng)：______________________（2）請將此反應(yīng)設(shè)計成帶鹽橋的原電池，畫出裝置圖答案：（1）Cu－2e（2）（此處需學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識畫出裝置圖）講解：氧化反應(yīng)是失去電子的反應(yīng)，在該反應(yīng)中Cu失去電子生成Cu2+，所以氧化反應(yīng)式為Cu－2e－＝Cu2+；還原反應(yīng)是得到電子的反應(yīng)，F(xiàn)e3+得到電子生成Fe2+，所以還原反應(yīng)式為1.原電池的核心判斷依據(jù)原電池的本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，是中學(xué)階段實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵裝置。2.原電池的構(gòu)成要素（1）有兩個活潑性不同的電極（2）有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)（3）能形成閉合回路3.原電池工作原理負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子（如Zn2e?=Zn2?）正極：發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子（如Cu2?+2e?=Cu）電子移動——電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極（“電子不下水”）離子移動——陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極（“正正負(fù)負(fù)”）4.鹽橋的組成與作用（1）組成：通常裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含KCl或NH?NO?（2）作用：①使裝置構(gòu)成通路（替代兩溶液直接接觸，形成離子通路）②平衡電荷（作為離子庫，持續(xù)供給所需離子）5.負(fù)極的判斷方法（1）較活潑的一極（一般情況）（2）電子流出的一極（3）化合價升高的一極（4）發(fā)生氧化反應(yīng)的一極（5）陰離子移向的一極6.帶鹽橋與不帶鹽橋的原電池比較不帶鹽橋（如銅鋅插入CuSO?溶液）帶鹽橋（如分開的ZnSO?、CuSO?溶液加鹽橋）優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單電流穩(wěn)定缺點(diǎn)放熱，電流不穩(wěn)定電流較小，需定期更換鹽橋練習(xí)1、判斷下列說法是否正確(1)原電池中電流的方向是負(fù)極→導(dǎo)線→正極(×)答案：原電池中電流的方向是正極→導(dǎo)線→負(fù)極，電子的方向是負(fù)極→導(dǎo)線→正極，所以該說法錯誤。(2)原電池中負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)(×)答案：原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該說法錯誤。(3)鋅銅原電池中電子由鋅電極經(jīng)過電解質(zhì)溶液流向銅電極(×)答案：電子由負(fù)極（鋅電極）通過導(dǎo)線流向正極（銅電極），“電子不下水”，所以該說法錯誤。(4)在原電池中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極(√)答案：在原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，遵循“正正負(fù)負(fù)”的規(guī)律，所以該說法正確。(5)原電池的正極一定是化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬(×)答案：原電池的正極可以是化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，也可以是石墨等惰性電極，所以該說法錯誤。練習(xí)2、如下圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是(C)外電路的電流方向為：X→外電路→YB.若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為ZnC.若兩電極都是金屬，則它們的活動性為XD.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)答案：C講解：外電路中電子從負(fù)極流向正極，所以X為負(fù)極，Y為正極。電流方向與電子流向相反，所以外電路的電流方向為Y→外電路→X，A錯誤；若兩電極分別為Zn和碳棒，Zn作負(fù)極，即X為Zn，Y為碳棒，B錯誤；若兩電極都是金屬，負(fù)極金屬活動性比正極強(qiáng)，所以活動性為X>Y，C正確；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，所以X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，D練習(xí)3、依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag++Cu（1）電極X的材料是_______；電解質(zhì)溶液Y是___________；（2）銀電極為電池的___________極，電極反應(yīng)為________________________；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________；（3）外電路中的電子是從_____電極流向______電極。答案：（1）Cu；AgNO3（2）正；Ag+（3）X（Cu）；銀講解：根據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag++Cu=Cu2++2Ag，Cu失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，所以電極X的材料是Cu；Ag+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液Y是AgNO練習(xí)4、用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3①在外電路中,電子由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為A③實(shí)驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3A.只有①②B.①②④C.只有②③D.①③④答案：B講解：該原電池中，Cu作負(fù)極，Ag作正極。在外電路中，電子由負(fù)極（銅電極）流向正極（銀電極），①正確；正極上Ag+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ag++e?=Ag練習(xí)6、如圖是某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置：(1)電極Ⅰ上發(fā)生__________(填反應(yīng)類型)，作_______(填電極名稱)。(2)電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為_________________。(3)該原電池的總反應(yīng)式為__________________________。(4)鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠，其作用是_________________________。答案：(1)氧化反應(yīng)；負(fù)極(2)2(3)Zn(4)形成閉合回路和平衡電荷講解：電極Ⅰ（Zn）失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極；電極Ⅱ（Cu）作正極，溶液中的H+得到電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H+考點(diǎn)1原電池的構(gòu)成要素1.下列裝置中，不能構(gòu)成原電池的是（）A.Zn片、Cu片、稀H?SO?溶液、導(dǎo)線B.Cu片、石墨、CuSO?溶液、導(dǎo)線C.Zn片、Zn片、稀H?SO?溶液、導(dǎo)線D.Fe片、Cu片、NaCl溶液、導(dǎo)線答案：C解析：構(gòu)成原電池需要兩個活潑性不同的電極，C中兩電極均為Zn片，活潑性相同，無法構(gòu)成原電池。2.原電池的構(gòu)成不需要的條件是（）A.電極材料B.電解質(zhì)溶液C.外接電源D.閉合回路答案：C解析：原電池是自發(fā)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，無需外接電源；外接電源的是電解池。考點(diǎn)2原電池的工作原理3.關(guān)于原電池工作時的現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.電子從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極B.電解質(zhì)溶液中陽離子向負(fù)極移動C.負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)D.正極發(fā)生氧化反應(yīng)答案：C解析：電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極（A錯誤）；陽離子向正極移動（B錯誤）；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)（C正確，D錯誤）。4.鋅銅原電池（以稀H?SO?為電解質(zhì)溶液）中，負(fù)極的電極反應(yīng)式為（）A.Zn2e?=Zn2?B.Cu2e?=Cu2?C.2H?+2e?=H?↑D.Cu2?+2e?=Cu答案：A解析：鋅銅原電池中，Zn更活潑，作為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子生成Zn2?（A正確）；B為銅作負(fù)極的反應(yīng)，不符合事實(shí)；C是正極反應(yīng)；D不是該電池的反應(yīng)。考點(diǎn)3電極的判斷5.下列關(guān)于原電池負(fù)極的判斷，錯誤的是（）A.電子流出的一極B.發(fā)生氧化反應(yīng)的一極C.一般為較活潑的金屬D.陽離子移向的一極答案：D解析：陽離子移向正極，負(fù)極是陰離子移向的一極（D錯誤）；A、B、C均為負(fù)極的正確判斷依據(jù)。6.在MgAlNaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極是（）A.MgB.AlC.水D.無法確定答案：B解析：Mg與NaOH溶液不反應(yīng)，Al能與NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故Al為負(fù)極（失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)）。考點(diǎn)4鹽橋的作用7.關(guān)于鹽橋的作用，下列