化学能转化为电能——原电池
高中化学【化学能转化为电能——电池】
第3节化学能转化为电能——电池第1课时原电池的工作原理1．了解原电池的工作原理。
(重点)2．能写出电极反应式和电池反应方程式。
(重点)3．学会设计简单原电池装置。
原电池的工作原理[基础·初探]教材整理1铜锌原电池实验1．实验装置2．实验现象及分析实验现象检流计指针偏转；锌片溶解，铜片变粗电极反应负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应正极(铜极)：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应电子流向电子由锌片通过导线流向铜片电池反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu能量转换化学能转化成电能1．原电池(1)定义：能将化学能转化为电能的装置。
(2)电极名称及电极反应。
①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。
②正极：电子流入的一极，发生还原反应。
(3)原电池的构成条件。
①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。
②电解质溶液。
③构成闭合回路。
④能自发发生的氧化还原反应。
2．工作原理外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。
[探究·升华][思考探究]1799年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。
1836年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。
其基本构造如图所示。
问题思考：(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO2－4通过盐桥移向锌极吗？【提示】该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO2－4不会通过盐桥移向锌极。
(2)取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？【提示】取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。
(3)将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？【提示】将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。
2020_2021学年新教材高中化学第1章第2节化学能转化为电能__电池1原电池的工作原理课件鲁科版必修1
②写出相关的电极反应式。 提示:正极反应为Fe3++e-====Fe2+,负极反应为2I--2e-====I2。 ③在实验过程中观察到灵敏电流计的“读数变为零”,请分析原因。 提示:由于此反应为可逆反应,“读数变为零”是由于该可逆反应达到了化学平 衡状态。
知识点二 原电池原理的应用 【重点释疑】 1.加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率快。原因是粗锌中 的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的反应,使产生H2的速率加快。 2.比较金属的活泼性强弱 原电池中,负极一般为活泼性较强的金属,正极一般为活泼性较弱的金属。
【解题指南】分析原电池设计的思维流程如下: (1)氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个反应,从而确定电极反应; (2)以两电极反应原理为依据,确定电极材料和电解质溶液; (3)用导线连接构成闭合回路。
【解析】选D。根据Cl-的移动方向可知,b电极为负极,a电极为正极,根据电池 反应式可知,Zn发生失电子的氧化反应,即b电极反应式为Zn-2e-====Zn2+,A、B 项错误;电子流动方向是b电极→导线→a电极,C错误;正极材料的活泼性应比负 极材料弱,D正确。
选项 M
N
A
锌铜
B
铜铁
C
银锌
D
锌铁
P 稀硫酸 稀盐酸 硝酸银溶液 硝酸铁溶液
【解析】选C。该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反应时N棒溶解作负 极,溶液中有金属析出在M棒上。M棒作正极。A、B选项中,电解质溶液均为稀 酸溶液,故正极均产生H2,不符合题意;C项,总反应为 Zn+2AgNO3====Zn(NO3)2 +2Ag,合理;D项,M极锌失电子溶解,不符合题 意。
化学能与电能——原电池1
第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能——原电池【学习目标】1．通过阅读教材，理论分析，了解化学能与电能的间接转化，培养逻辑思维能力；2．通过实验探究，掌握原电池的概念及原理，激发科学探究兴趣，培养动手实践能力；3．通过交流讨论，掌握原电池的组成条件及原电池原理的应用，加强学习交流能力，并形成化学与生活息息相关的思想。
【学习重难点】重点：初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
难点：从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
【学习过程】【引入】从以往柴油汽车机动车过渡到新能源电动汽车的使用。
【活动一】阅读教材，了解化学能与电能之间转化（5min）【活动二】实验探究，掌握原电池的概念及原理（20min）活动目标活动形式活动过程实验探究，掌握原电池的概念及原理学生实验教师引导学生交流【小组讨论】生活中有没有什么装置可以将化学能直接转化为电能？是怎样将化学能直接转化为电能的呢？直接将氧化剂和还原剂放在一起就能实现化学能直接转化为电能吗？【实验探究1】把锌片和铜片分别插入到稀H2SO4中，观察现象。
【思考与交流1】1.反应中，得电子，失电子。
2.Zn是通过将电子直接转移给溶液中H+。
3.通过的方法让这种电子的转移变成电流。
【实验探究2】用导线把锌片和铜片连接起来，插入到稀H2SO4中，观察现象。
【思考与交流2】1.反应中，铜片上产生了。
2.铜片上是如何产生气体的？猜想1：铜与稀硫酸反应放出氢气。
猜想2：猜想3：3.证明你的猜想。
【实验探究3】用导线把锌片和铜片连接起来，再在导线中间接入一个电流表，观察电流表的指针是否偏转?如果指针偏转，指针偏向哪个电极？二．原电池1.把转化成的装置叫做原电池。
2.氧化还原反应分开在进行，还原剂所失去的通过转移给氧化剂。
3.电极正极：电子，电子流，电流流，发生反应，吸引离子，电极较（活泼或稳定）。
电极反应式：负极：电子，电子流，电流流，发生反应，吸引离子，金属锌铜实验现象相关离子方程式金属锌铜实验现象金属锌铜实验现象实验结论电极较（活泼或稳定）。
高中化学专题2化学反应与能量转化第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源课件苏教版
解析：选 D。只考虑到 Fe 与 O2 在室温下不反应而错选 B。洗 过的铁锅在空气中放置，可发生吸氧腐蚀。电极反应式分别为 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 总反应式：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，而 Fe(OH)2 在空气 中又易被氧化为 Fe(OH)3。
[答案] C
(1)上述例题的原电池装置中，ZnSO4(aq)与 CuSO4(aq)能否互 换？ (2)上述例题的原电池装置中，电子如何流动？
答案：(1)不能。 (2)电子从 Zn 电极经导线流向 Cu 电极。
原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
工作过程中电解质溶液中阳离子向正极移动(如 H＋向 Cu 片定 向移动)，阴离子向负极移动(如 SO24－向 Zn 片定向移动)；与外 电路构成闭合回路。
原电池的电极判断 4．下列关于原电池的说法，正确的是( ) A．在正极上发生氧化反应 B．一般化学性质较活泼的电极为负极 C．在外电路中电子流出的一极为正极 D．原电池中的阳离子向负极移动 解析：选 B。原电池负极发生氧化反应，A 错误；外电路中电 子流出的一极为负极，C 错误；原电池中阳离子向正极移动， D 错误。
6．如图所示的装置中可观察到电流计的指针发生偏转，M 棒 变粗，N 棒变细，由此判断下表中所列 M、N、P 物质，其中 可以成立的组合是( )
选项 A B C D
M
N
锌
铜
铜
铁
银
锌
锌
铁
P 稀硫酸 稀盐酸 AgNO3 溶液 Fe(NO3)3 溶液
解析：选 C。该原电池中 M 棒变粗，N 棒变细，说明原电池反 应时 N 棒溶解作负极，在 M 棒上有金属析出，M 棒作正极。A 选项中，负极为 M 棒且反应为 Zn－2e－===Zn2＋，没有金属析 出；B 选项中，电解质溶液为稀盐酸，原电池工作时，不会有 金属析出；C 选项中，正极为 M 棒且反应为 Ag＋＋e－===Ag， 符合题意；D 选项中，正极为 N 棒且反应为 Fe3＋＋e－===Fe2＋， 没有金属析出。
化学能转化为电能——电池
第三节化学能转化为电能——电池【学习指导】一、原电池的工作原理1．概念：化学能转化为电能的装置2.工作原理：负极：失去电子（化合价升高），发生氧化反应正极：得到电子（化合价降低），发生还原反应3. 原电池的构成条件（1）自发进行的氧化还原反应；（2）活泼性不同的两极；（3）电解质溶液，并形成闭合回路。
4.电极反应：（1）负极反应：X→X n－+ne-（2）正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应5.原电池的正、负极的判断方法：（1）由组成原电池的两极的电极材料判断。
一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。
注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。
都是相对不活泼金属作负极。
（2）根据电流方向或电子流动方向判断。
电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离向负极移动。
6.原电池电极反应式的书写方法（1）写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）。
（2）根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应。
（3）氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应，要生成对应的稳定产物。
（4）验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
二、化学电源1. 碱性锌锰干电池负极（锌）：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e-正极(石墨)：MnO2+2H2O+2e-→Mn(OH)2+2OH-总反应式：Zn+MnO2+H2O = ZnO+Mn(OH)22.铅蓄电池(H2SO4作电解质)负极：Pb + SO42- PbSO4+2e-正极：PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：Pb + PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O3.(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，KOH作电解质）负极：2H2+4OH-→4H2O+4e-正极：O2+2H2O+4e-→4OH-总反应：2H2+ O2＝2H2O(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，H2SO作电解质）负极：2H2→4H++4e-正极：O2+4H++4e-→2H2O总反应：2H2+ O2＝2H2O三、金属的腐蚀和防护1.不纯的金属（或合金）在电解质溶液中的腐蚀，关键形成了原电池，加速了金属腐蚀。
把化学能转化为电能
三、金属的腐蚀及其防护
金属的腐蚀
金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反 应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属 原子失去电子被氧化的过程。
⑴化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀
条件 现象 本质 联系
电化腐蚀
不纯金属或合金 跟电解质溶液接触
有微弱电流产生 较活泼金属被氧化
金属跟非金属单质 直接接触
A Zn Cu
H2SO4
把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导 线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负 极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c 极上产生大量气泡，b、d相后，d极发生氧化反 应，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 B ( ) A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
总反应式
Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
（3）金属防护的几种重要方法 ①改变金属内部的组织结构，制成合金。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解 池的阴极而受到保护。
小结
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学 腐蚀＞有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有 一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
负极H2：2H2 -4e- =4H+ 正极O2：O2+4H+ +4e- =2H2O
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2024届高考一轮复习化学教案(新教材鲁科版宁陕)：化学能转化为电能——电池
第36讲化学能转化为电能——电池[复习目标]1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2.正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。
3.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。
考点一原电池工作原理及应用1．概念原电池是把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路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)装置变迁(2)电极反应负极：Zn －2e －===Zn 2＋，氧化反应。
正极：Cu 2＋＋2e －===Cu ，还原反应。
总反应：Zn ＋Cu 2＋===Cu ＋Zn 2＋。
(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有含KCl 饱和溶液的琼脂凝胶。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。
4．原电池的应用(1)设计制作化学电源(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。
(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
1．盐桥是所有原电池构成的必要条件()2．原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极()3．构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属()4．原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数()5．使用盐桥可以提高电池的效率()答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√一、原电池的工作原理1．(2022·杭州模拟)实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。
实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。
化学能转化为电能——电池
双液原电池的优势： 1.提高能量转化率 2.形成可持续电流
任务三：原电池设计
应用模型
请设计实验方案
将2Fe3++Cu=2Fe2+ +Cu2+设计成电 流稳定可持续供电的原电池。
请画出实验装置，写出两个电极上的电极反应，并阐 明设计思路。
实验注意事项
1.微电流表使用时，应串联在电路中，黑色接线柱为负 极，红色为正极。 2.实验时，为保护微电流表，只将其中一极与电流表连 好，另一电极先不连电流表，采用点触操作，观察到指 针偏转，即可停止实验。 3.实验完毕，请将电极表面擦拭干净，并将溶液分类倒 回废液缸。
阐明原因。（本实验中 盐桥采用饱和KCl和琼脂 溶液制作而成。） Zn—2e- =Zn2+ Cl -
K+ Cu2+ + 2e- =Cu
选择电极对应的金属阳离子的盐溶液。
（3）锌半电池中，选择了硫酸 锌溶液，有什么好处？
盐桥的作用： 1.形成闭合回路 2.使溶液保持电中性
（4）双液原电池与单液原电池 相比，有哪些优势？
设计电池的基本思路： 将氧化、还原反应拆分
选用导线连接外电路
随堂巩固：
用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-
KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是C
（） ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e-=Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.①② B．②③ C．②④ D．③④
优化模型
任务二：交流研讨 请阅读盐桥的相关资料，讨论以下几个问题。
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第三节化学能转化为电能【考纲解读】
1.掌握掌握原电池的工作原理，熟练书写电极反应式和电池反应方程式。
2. 掌握常见化学电源的种类及其工作原理。
3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
【课前延伸】
见夺标103页
【课内探究】
考点一、原电池
（1）原电池的构成条件：①_________________②________________③____________________。
（2）原电池的工作原理：原电池是把一个自发的氧化还原反应在这样的一个装置中实现：即把________能转化为__________能，还原剂在_______极上失电子，发生______反应，电子通过导线流向________极；氧化剂在______极上得到电子，发生_______反应。
【典例1】(2010·新课标全国卷)根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A.2Ag(s)+Cd2+(aq) ==== 2Ag+(s)+Cd(s)
B.Co2+(aq)+Cd(s) ==== Co(s)+Cd2+(aq)
C.2Ag+(aq)+Cd(s) ==== 2Ag(s)+Cd2+(aq)
D.2Ag+(aq)+Co(s) ==== 2Ag(s)+Co2+(aq)
【变式1】下列装置中发生的总反应为2Al＋6H＋==== 2Al3＋＋3H2↑的是(铝条表面的氧化膜均已除去)( ) 考点二、原电池的应用
【典例2】已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝，电解质溶液：氯化铜溶液、硫酸铁溶液、盐酸。
按要求回答下列问题：
(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用，原因：____________。
(2)有M、N两种纯金属分别与稀盐酸反应，产生氢气速率相近，请设计一个实验证明M、N两种金属的活泼性。
(3)请运用原电池原理设计实验，证明氧化性Fe3+＞Cu2+。
请画出实验装置图并写出电极反应式。
【变式2】(2011·临沂模拟)关于金属的腐蚀与防护，下列叙述正确的是( )
A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程
B.将需防腐的金属与外加直流电源的负极相连，正极与废铁相连
C.镀锌铁皮发生腐蚀时，正极的电极反应式为：Fe →Fe2++2e-
D.铁钉在潮湿空气中生锈，是因为直接发生反应：4Fe+3O2 ==== 2Fe2O3
考点三、化学电源
【典例3】】(2010·浙江高考)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e- Li2S+Fe。
有关该电池的下列说法中，正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS ==== Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al →Al3++3e-
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S+Fe →2Li++FeS+2e-
【变式3】阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使水分蒸发，则下列叙述正确的是（）
A、此电池能发出蓝色光焰
B、H2为正极，O2为负极
C、工作时，电解质溶液的pH不断减小
D、电极反应式为：负极2H2+4OH—→4H2O+4e—正极O2+2H2O+4e—→4OH—
【当堂检测】
1、100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是（）
A、加入适量的6mol/L的盐酸
B、加入数滴氯化铜溶液
C、加入适量蒸馏水
D、加入适量的氯化钠溶液
2．有关右图装置的叙述正确的是（）
A．右图装置不能构成原电池
B．这是电解NaOH溶液的装置
C．该装置中Fe为阴极，电极反应为：Fe+ 3OH－→Fe(OH)3+3e－
D．该装置中Pt为正极，电极反应为：O2 +2H2O+4e－→4OH－
3、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶
液为电解质，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
下列说法错误的是（）
A、电池工作时，锌失去电子
B、电池正极的电极反应式：2MnO2(s)+H2O(l)+2e—→Mn2O3(s)+2OH—(aq)
C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D、外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g
4．把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。
若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（）
A、a＞b＞c＞d
B、a＞c＞d＞b
C、c＞a＞b＞d
D、b＞d＞c＞a
5．家用炒菜的铁锅用水清洗放置后出现红棕色的锈斑，此变化过程中不发生的反应是（）
A、4Fe(OH)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3
B、2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2
C、2H2O+O2+4e-＝4 OH－
D、Fe-3e－＝Fe3+6．下列各变化中属于原电池反应的是（）
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化
C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
【课后提升】
7．将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧，如下图所示。
每次实验时，电压表指针的偏移方向和电压表的读数如下表所示：
请依据表中数据判断：
(1) 四种金属中________金属可能还原性最强；
________金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
(2) 若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看
到有蓝色沉淀析出的是________（填字母）金属，其对应的原电池反应式为：负极：__________________________；正极：______________________________ 【课后延伸】
夺标1-----15题玻璃板。