高中化学 第1课时 原电池的工作原理 化学电源 鲁科版

做一做 一次电池、二次电池与燃料电池各有哪些特 点？ 提示：一次电池只能放电不能充电，使用后 即弃去，可能造成环境污染；二次电池可以 反复充放电，可多次重复使用；燃料电池是 一种高效低污染的新型电池。
自主体验
1．在理论上不能用于设计原电池的化学反 应是( ) A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===2HCl(aq)＋ BaSO4(s) ΔH<0 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0
特别提醒 不论是放电时的正负极还是充电时的阴阳极, 均可以借助于化合价的变化加以判断。
2．离子移动的方向 原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极； 电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 初学者往往在此处混淆，误认为原电池中是阴 离子移向正极，对此可通过电子的流向加以判 断：在原电池中，电子由负极流向正极，溶液 中的阳离子应移向正极去获得电子；
设计思路
实例
以自发进行的氧化还原反 2FeCl3＋Cu===2FeCl2
应为基础
＋CuCl2
根据化合价变化，把氧化 氧化反应(负极)：Cu－
还原反应分解为氧化反应
2e－===Cu2＋
和还原反应两个半反应， 还原反应(正极)：2Fe3＋
从而确定电极反应
＋2e－===2Fe2＋
设计思路 以两极反应为原 理，确定电极材 料及电解质溶液
要点突破讲练互动
原电池的工作原理
探究导引1 盐桥的作用是什么？ 提示：防止两溶液直接接触，避免氧化剂和 还原剂直接反应；沟通两个半电池，保持其 电荷平衡，使反应能继续进行。
探究导引2 如何设计原电池？
提示：一般来说，自发的氧化还原反应都可 以设计成相应的原电池。具体设计时，先将 氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应 和还原反应)，然后根据构成原电池的条件， 选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液， 将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭 合回路，该原电池的设计即获成功。
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 化学电源
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1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应 式和电池反应方程式。 2．掌握构成原电池的条件。 3．了解常见化学电源的种类、工作原理和 用途。
新知初探自学导引
自主学习
一、原电池
化学能
电能
负极
正 化学能
电能
正极 负
二、化学电源
2．(原创题)在下图中的8个装置中，属于原 电池的是哪几个？
解析：构成原电池要有四个基本条件。a.电 解质溶液；b.两个电极，其中一个相对较活 泼，另一个相对较不活泼。两个电极直接或 间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c. 能自发地发生氧化还原反应；d.形成闭合回 路。④⑥⑦符合上述条件。
答案：④⑥⑦
实例
负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3(aq)
画出示意图
即时应用
1．利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2 设计一个原电池。在下图方格内画出实验装 置图，并指出正极材料为__________，电极 反应式为__________________________；
放电时反应方向是从左到右，锌的化合价升
高,发生氧化反应，锌为负极；铁的化合价降
低,发生还原反应，K2FeO4为正极反应物。充 电时反应从右到左，Zn(OH)2中锌的化合价 由＋2价降为0价，发生还原反应，Zn(OH)2 是阴极反应物，Fe(OH)3中铁的化合价由＋3 升高为＋6价，发生氧化反应，Fe(OH)3为阳 极反应物。
答案：Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Zn Zn －2e－===Zn2＋
可充电电池
探究导引3 可充电电池工作时离子如何移 动？ 提示：无论是原电池还是电解池，阳离子一 定移向发生还原反应的极，阴离子一定移向 发生 提示：①电极反应也要遵循电荷守恒、原子 守恒；②对于复杂的电极反应式，可先写出 其中一个简单的电极反应式，(通常是负极) 然后用总反应方程式减去该电极反应式即可 得到另一个电极反应式。
要点归纳 1．电池是一种将化学能转化为电能的装置,因 此只有氧化还原反应可以设计成电池。在电池 中，通过电极和导线将电子转移变成了电子的 定向移动，将氧化反应和还原反应分到两个电 极上进行，使其成为两个“半反应”。如铜锌 原电池：
2．依据电池的工作原理，可以将氧化还原 反应设计成原电池。设计思路如下：
3．将铜和锌用导线连接插入到盐酸中，关 于该装置的叙述，正确的是( ) A．锌是负极，铜的表面有气泡 B．电子从铜极经外电路流向锌极 C．溶液中Cl－向铜极移动 D．溶液的pH基本没有变化
解析：选A。锌失去电子，电子从负极流向 正极，电流方向与电子流向相反，B错；原 电池中阴离子流向负极，C错；H＋在正极得 电子生成H2，所以溶液中H＋浓度降低，pH 增大，D错。
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋ O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH<0 D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)＋ 2NO(g)＋4H2O(l) ΔH<0 解析：选A。用于设计成原电池的反应一般 为放热的、可以自发进行的氧化还原反应， 所以A不能，因为A为复分解反应，是非氧化 还原反应。
要点归纳 可充电电池属于二次电池，是一种可反复使 用的电池。当电池放电时，是一种原电池， 当电池充电时，此时又是一种电解池。对于 可充电电池，分析时应注意以下几个方面： 1．可充电电池的两极 可充电电池有放电和充电两个过程。分析可 充电电池的两极，通常是借助于氧化还原反 应中化合价的变化。
如高铁电池，总反应方程式为：
负极材料为__________，电极反应式为 __________________________。
解析：将Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2拆分 为：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)，2Fe3＋＋ 2e－===2Fe2＋(还原反应)。结合原电池的电 极反应特点分析可知，
该电池的负极应用锌片，正极材料用活泼性 比锌弱的金属或导电的非金属，为保证Fe3＋ 在正极得电子，电解质溶液为FeCl3等易溶的 铁盐溶液。