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[明确学习目标]1.了解化学能与电能的转化关系。2.初步了解原电池的工作原理及应用。3.了解研制新型电池的重要性。4.会书写简单的电极反应式。23学生自主学习原电池原理1.化学能间接转化为电能——火力发电2.化学能直接转化为电能——原电池(1)实验(2)概念：把的装置。(3)电极反应式Zn片：，电子，发生反应；Cu片：，电子，发生反应。总的离子方程式：。□13化学能转变为电能□14Zn－2e－===Zn2＋□15失去□16氧化□172H＋＋2e－===H2↑□18得到□19还原□20Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑原电池原理的应用1.锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为极，石墨棒为极，在石墨棒周围填充糊状的NH4Cl作。(2)原理：锌锰电池是电池，放电之后充电，内部的氧化还原反应。□01负□02正□03电解质溶液□04一次□05不能□06无法逆向进行2.充电电池(1)充电电池又称电池。充电电池在放电时所进行的反应，在充电时又进行。使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(转化为)与充电(转化为)的循环。□07二次□08氧化还原□09逆向□10化学能□11电能□12电能□13化学能3.燃料电池(1)燃料电池是通过与在两个电极上发生氧化还原反应，将能直接转化为能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物，而是由外设装备提供。□14燃料□15氧化剂□16化学□17电□18不是储存在电池内部Cu—Zn—H2SO4溶液形成的原电池工作时，电子、离子及电流分别怎样移动？提示：电子由锌片经导线流向铜片；电流方向与电子流动方向刚好相反，由铜片经过导线流向锌片；溶液中的阳离子Zn2＋、H＋移向铜极(正极)，阴离子SO2－4、OH－移向锌极(负极)。提示23课堂互动探究知识点一原电池的工作原理1.原电池的构成条件原电池活动性不同的两个导电电极电解质溶液能自发进行的氧化还原反应形成闭合回路2．原电池的工作原理3．原电池正负极的判断1下列装置中，能构成原电池的是________，其他不能构成原电池的原因是__________________________。[批注点拨][解析]装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。解析[答案]D答案[练1]下列装置中能够组成原电池产生电流的是()答案B答案解析A项，两个电极都是Cu，不能构成原电池，错误；B项，符合构成原电池的条件，正确；C项，Zn、Cu两个电极分别置于两个分离的烧杯中，不能形成闭合回路，不能构成原电池，错误；D项，酒精是非电解质，不能构成原电池，错误。解析[练2]如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A．B极为原电池的正极B.A、B、C可能分别为Zn、Cu和稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应答案C答案解析原电池中，一般是负极的较活泼金属失去电子，发生氧化反应，逐渐溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C错误。解析规律方法判断原电池正负极的注意事项一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。(1)镁铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。(2)铜铝用导线连接插入稀硫酸中，铝作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝作正极，铜作负极。知识点二原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。(2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)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H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。2.比较金属的活动性强弱(1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。(2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性AB。3.设计原电池(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)实例以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例2①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④[批注点拨][解析]①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极，金属活动性①②；①③相连时，①为负极，金属活动性①③；②④相连时，②上有气泡产生，说明④为负极，金属活动性④②；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极，金属活动性③④。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②。解析[答案]B答案[练3]有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．bcdaC．dabcD．abdc解析装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。解析答案C答案[练4]已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。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。原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选Fe2(SO4)3溶液，外加导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。若能，写出电极反应，负极：________________，正极__________________(若不能，后两空不填)。(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。答案(1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中构成原电池而加快铝导线的腐蚀，在接头处易断开(2)能Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)答案解析(2)因为Fe2(SO4)3能与Cu发生反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为Cu，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；正极为石墨，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(3)因为总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质溶液为稀硫酸，即可画出装置图。解析规律方法原电池的设计方法(1)找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。本课归纳总结1.构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极。(2)两电极必须插入电解质溶液中。(3)形成闭合回路。(4)能自发地发生氧化还原反应。2.原电池工作原理口诀原电池分两极；负氧化正还原；电子由负向正；离子阳正阴负。3.原电池正、负极的判断方法首先准确判断元素化合价的变化，然后根据原电池工作原理判断。化合价升高―→失去电子―→发生氧化反应―→负极；化合价降低―→得到电子―→发生还原反应―→正极。23学习效果检测1.下列装置中，电解质溶液均为稀硫酸，其中不能构成原电池的是()解析由构成原电池的条件可知，D项不能形成闭合回路，所以不能构成原电池。解析答案D答案2．右图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A．电池内部含有电解质B．锌是负极，石墨棒是正极C．电池用完后可埋入土壤D．锌锰干电池是一次电池答案C答案解析锌锰干电池是一次电池，负极材料是Zn，正极材料是石墨棒，电解质溶液是NH4Cl糊。因为废电池中含有多种重金属、酸、碱等物质，随意丢弃对生态环境和人体健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。解析3.芬兰Enfucell公司制造出一种纸质电池，其电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===2MnO(OH)＋ZnO。下列说法正确的是()A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化作用C．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×1023D．电池正极发生还原反应答案D答案解析A项，根据电池总反应式可知，Zn失去电子，为电池的负极；B项，MnO2得到电子，为电池的正极；C项，电子只能经外电路流动，而不能在电解液中流动，电解液内的电流是阴、阳离子定向移动形成的；D项，电池正极得电子，发生还原反应。解析4.如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：①Zn为正极，Cu为负极。②H＋向负极移动。③电子流动方向：从Zn经外电路流向Cu。④Cu极上有H2产生。⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol。⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。其中描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④解析该装置中Cu为正极，Zn为负极，负极电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，①⑥错误，原电池中阳离子向正极移动，②错误。解析答案B答案5.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A．两个装置都构成了原电池B．甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C．两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D．产生气泡的速率甲比乙慢答案B答案解析甲装置构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子，在反应中逐渐溶解；铜作正极，H＋在铜极上得电子，生成H2；总反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合回路；构成原电池后生成H2的速率加快。解析6.理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池(正极材料用石墨棒)，据此回答下列问题：(1)该电池的负极材料是________，发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电解质溶液是________。(2)正极上出现的现象是_____________________________________。(3)若导线上转移电子1mol，则生成正极产物的质量为________g。答案(1)Cu氧化AgNO3溶液(2)石墨棒上析出银白色物质(3)108答案解析在Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋中，Cu作还原剂，作原电池的负极，失去电子，发生氧化反应；Ag＋作氧化剂，在原电池的正极得电子，故石墨棒上有银白色物质析出，且每转移1mol电子，