第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時(shí)原電池的工作原理化學(xué)能（易于存儲(chǔ)、攜帶）熱能（還有什么其他形式的能量？）電能化學(xué)反應(yīng)給我們帶來什么？物質(zhì)變化能量變化衛(wèi)星電源飛機(jī)電源電動(dòng)汽車電源筆記本電源手機(jī)電源手表電源常見的化學(xué)電源氧化還原反應(yīng)：化學(xué)能→電能電流：電子的定向遷移氧化還原反應(yīng)：有電子的轉(zhuǎn)移Zn+2H+===Zn2++H2↑Zn與稀H2SO4反應(yīng)中的能量主要為熱能散失掉了。微觀有序宏觀混亂可持續(xù)做電功解決辦法：氧化與還原拉開距離實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)步驟2

實(shí)驗(yàn)步驟3實(shí)驗(yàn)步驟4現(xiàn)象：鋅片上出現(xiàn)無色氣泡，銅片沒明顯現(xiàn)象鋅片溶解、銅片上產(chǎn)生氣泡鋅片溶解、銅片上產(chǎn)生氣泡，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，有電流產(chǎn)生。結(jié)論：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能實(shí)驗(yàn)：鋅片+銅片+稀硫酸觀察：銅片一段出現(xiàn)氣泡分析：銅片：2H++2e-===H2↑鋅片：Zn-2e-===Zn2+電子沿導(dǎo)體傳輸，更容易電子流出的一極：負(fù)極（－）電子流入的一極：正極（＋）一、原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置1、正負(fù)極的確定負(fù)極：正極：+—2、電流的形成電極反應(yīng)：鋅片(負(fù)極)：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反應(yīng)）銅片(正極)：2H++2e－＝H2↑（還原反應(yīng)）e-銅電極附近H+減少，電解質(zhì)溶液中陽離子向銅電極附近定向遷移，而陰離子向鋅電極附近定向移動(dòng)。電池總反應(yīng)：Zn+2H+＝Zn2++H2↑Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑H+、Zn2+

正負(fù)極的判斷正負(fù)極反應(yīng)總反應(yīng)電子流動(dòng)方向離子遷移方向原電池的工作原理電極材料ZnCu電極名稱電極反應(yīng)式反應(yīng)類型反應(yīng)現(xiàn)象電子移動(dòng)方向電流方向陰陽離子移動(dòng)方向負(fù)極正極氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn－2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑從負(fù)極(Zn)→經(jīng)外電路→正極(Cu)從正極(Cu)→經(jīng)外電路→負(fù)極(Zn)不斷溶解有氣泡產(chǎn)生持續(xù)的電勢差，是提供電能的核心需要兩個(gè)分開的電極問題：電勢差從哪里來？＋－任何金屬與水的界面上，同時(shí)存在：Zn-2e-===Zn2+/Zn2++2e-===Zn金屬活潑性不同，失去電子能力不同。越活潑越容易失去電子。在外電路流動(dòng)ZnSO4CuSO4電子流出負(fù)極電子流入正極問題：為什么還是沒有電流產(chǎn)生？溶液中出現(xiàn)電荷積累沒有形成持續(xù)的電勢差K+

Cl-

電場力讓陰陽離子自動(dòng)遷移規(guī)律：＋＋/－－實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片

，銅片上有紅色固體生成，質(zhì)量

，溶液顏色

，電流計(jì)指針發(fā)生

，用溫度計(jì)測量兩燒杯溶液的溫度幾乎不變逐漸溶解增加變淺偏轉(zhuǎn)構(gòu)造①兩個(gè)半電池；②電極材料(兩種金屬或一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬)和

溶液。③兩個(gè)隔離的半電池通過

連接起來。電解質(zhì)鹽橋工作原理電極反應(yīng)現(xiàn)象逐漸溶解銅片上有______物質(zhì)析出電極名稱____極____極得失電子____電子____電子紅色負(fù)正失得電子流向電子______電子______反應(yīng)類型______反應(yīng)______反應(yīng)電極反應(yīng)式電池總反應(yīng)流出流入氧化還原鹽橋（以銅鋅原電池為例）

（3）鹽橋的作用①形成__________;②平衡兩側(cè)溶液的______,使溶液保持________;閉合回路電荷電中性③避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng),相比單液原電池，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。形成原電池的條件(1)有金屬活潑性不同的兩個(gè)電極(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液(3)正、負(fù)極，電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路(4)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)××××1.如下圖所示的裝置能夠組成原電池且產(chǎn)生電流的是（）稀硫酸A稀硫酸B硫酸銅溶液C乙醇水溶液DBC2.下列燒杯中為稀硫酸，其中銅電極能產(chǎn)生氣泡的是（）ABCDA根據(jù)原電池原理如何判斷原電池的正負(fù)極？1.根據(jù)電極材料判斷：一般活潑的金屬為負(fù)極；2.根據(jù)現(xiàn)象判斷：

一般溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極；3.根據(jù)兩級(jí)反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極；4.根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷：電子流出的一極是負(fù)極；5.根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動(dòng)判斷：溶液中陽離子移向正極。問題1：鹽橋必須得有鹽嗎？“金屬”橋行不行？電子不下水離子不上岸問題2：為何不直接在鋅上產(chǎn)生H2？H+在正極得電子無阻更快形成原電池加快反應(yīng)速率純鋅：粗鋅：含有雜質(zhì)，自身有微電池，反應(yīng)快問題3：需要有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)嗎？必須有水中溶解的氧氣可以自發(fā)氧化大部分金屬Fe/C/NaCl溶液問題4：電極就是指電極材料嗎？2FeCl2+Cl2===2FeCl3負(fù)極：正極：電極=電極材料+與材料接觸的物質(zhì)較小離子濃度，金屬失電子易較大離子濃度，金屬失電子難鹽橋0.09VNi負(fù)極Ni正極C(Ni+)=1.00×10-3

MC(Ni+)=1.00Me-e-濃差電池2Fe2+-2e-===2Fe3+Cl2+2e-===2Cl-自然界的濃差電池電鰻：電細(xì)胞兩側(cè)離子濃度差異，產(chǎn)生電勢約0.1V，數(shù)千個(gè)串聯(lián)，甚至可高達(dá)500V。用電鰻的電電電鰻，會(huì)把電鰻電死嗎？如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為：注意：在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活潑的強(qiáng)弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。Mg；Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為：Al總反應(yīng)：Mg+2HCl====MgCl2+H2↑總反應(yīng)：2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑練習(xí)：原電池電極反應(yīng)式的書寫（1）Mg—Al—鹽酸（2）Mg—Al—NaOH溶液（3）Fe—Cu—FeCl3溶液（4）Zn—Cu—CuSO4溶液負(fù)極：2Al-6e-+8OH-====2AlO2-+4H2O正極：6H2O+6e-====3H2+6OH-Fe3+、Fe2+、H+氧化性比較

B

二、原電池：從概念原理→應(yīng)用1.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性

，正極金屬的活動(dòng)性

。例如：a和b兩種金屬，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a為

極，b為

極，金屬活動(dòng)性：a

b。較強(qiáng)較弱負(fù)正>例外：①M(fèi)g/Al/NaOH溶液。Al可以與NaOH溶液反應(yīng)而Mg不行，活潑性較弱的Al反而為負(fù)極。②Fe、Al常溫下遇濃硝酸會(huì)鈍化，F(xiàn)e、Cu或者（Al、Cu）用導(dǎo)線相連放入濃硝酸所構(gòu)成的原電池，活潑性較弱的Cu反而為負(fù)極。一定要注意環(huán)境的影響。2.加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率

?？焖伎迹簩?shí)驗(yàn)室常用鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。(1)若純鋅與粗鋅(含F(xiàn)e、C等)分別與同濃度的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，哪種方法產(chǎn)生氫氣的速率快？(2)若用純鋅與稀硫酸反應(yīng)，常向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，為什么？3.

金屬防腐為了避免某金屬腐蝕（金屬單質(zhì)失電子被氧化），可以將該金屬與其它金屬相連作為原電池的正極而被保護(hù)。4.設(shè)計(jì)原電池理論上，任何自發(fā)的

反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。氧化還原設(shè)計(jì)思路把氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),從而確定電極反應(yīng)以兩極反應(yīng)為原理,確定電極材料及電解質(zhì)溶液畫出示意圖（鹽橋原電池）____________________________________________________________利用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計(jì)高效的原電池裝置(含鹽橋)設(shè)計(jì)流程如下：第一步:先分析總反應(yīng)，尋找氧化劑、還原劑和環(huán)境。第二步:①若氧化劑、還原劑是固體一般直接做正極負(fù)極材料;電解質(zhì)就選不直接和電極發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液即可，②若氧化劑、還原劑為溶液中的某種粒子，則二者分別為兩個(gè)半電池的正極、負(fù)極對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)溶液。電極就選導(dǎo)電而又不會(huì)與電解質(zhì)反應(yīng)的導(dǎo)體即可。③若氧化劑、還原劑是氣體，則需要尋找Pt(或石墨)載體，將氣體分別通入正極、負(fù)極。電解質(zhì)就選不直接和電極以及氣體發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液即可。

選項(xiàng)正極負(fù)極電解質(zhì)溶液ABCDC

D

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4.設(shè)計(jì)原