課時1原電池的工作原理含解析

第2節(jié)化學能轉(zhuǎn)化為電能——電池課時1原電池的工作原理課標解讀課標要求素養(yǎng)要求1.認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應用;2.能利用相關(guān)信息分析化學電源的工作原理;3.能分析、解釋原電池的工作原理,能設(shè)計簡單的原電池。1.變化觀念與平衡思想:能利用原電池的組成條件和原理分析不同電池間的異同。2.證據(jù)推理與模型認知:能根據(jù)銅鋅原電池的實驗現(xiàn)象,總結(jié)出現(xiàn)象形成的原因,從而歸納出原電池工作原理,建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。自主學習·必備知識知識點一銅鋅原電池的實驗探究裝置檢流計指針電極外表變化情況Ⅰ發(fā)生①偏轉(zhuǎn)鋅片質(zhì)量②減小,銅片質(zhì)量③增大Ⅱ發(fā)生④偏轉(zhuǎn)鋅片質(zhì)量⑤減小,銅片質(zhì)量⑥增大電極名稱負極正極電極材料⑦鋅片⑧銅片電極反響ZnCu反響類型氧化反響復原反響電子流向由⑨鋅片沿導線流向⑩銅片離子遷移方向陰離子向負極遷移;陽離子向正極遷移電池反響方程式Zn想一想公元1799年,科學家伏打以含食鹽水的濕抹布,夾在銀和鋅的圓形板中間,堆積成圓柱狀,制造出最早的電池——伏打電池。將不同的金屬片插入電解質(zhì)水溶液形成的電池,通稱伏打電池。你能確定伏打電池的負極并寫出其電極反響嗎？答案：鋅比銀活潑,所以鋅作負極,電極反響為Zn-判一判1.氧化復原反響一定都能設(shè)計成原電池(×)2.銅、鋅與稀硫酸形成原電池,銅為正極,鋅為負極,形成原電池過程中電子由負極經(jīng)過電解質(zhì)溶液流向正極(×)3.鹽橋電池中的鹽橋相當于原電池的內(nèi)電路(√)知識點二原電池的工作原理①化學能②電能③活動性不同④電解質(zhì)溶液⑤閉合電路⑥氧化復原反響電子流向⑦負極→外部導線離子移動方向⑧陽離子移向正極⑨陰離子移向負極電極反響正極⑩復原反響負極?氧化反響想一想1因為生石灰和水反響放熱,所以有同學認為可以利用這個反響設(shè)計成原電池,你認為正確嗎？答案：不正確。此反響不是氧化復原反響。想一想22021年2月,寧德時代宣布將向特斯拉供給鋰離子動力電池產(chǎn)品。消息一出,寧德時代的市值直沖3000億元。磷酸鐵鋰鋰離子電池的總反響是Li1答案：負極反響物化合價升高,所以反響的物質(zhì)是Lix互動探究·關(guān)鍵能力探究點一原電池的工作原理及電極判斷情境探究1.某實驗小組同學根據(jù)原電池的形成原理設(shè)計了甲、乙兩個原電池：電極材料電極材料電解質(zhì)溶液甲鐵銅稀硫酸乙銅銀硝酸銀問題1：甲電池該電池的正極材料為,電極反響式為;該電池的負極材料為,電極反響式為;總反響方程式為。問題2：乙電池該電池的正極材料為,電極反響式為;該電池的負極材料為,電極反響式為;總反響方程式為。答案：問題1：提示銅;2?H++2問題2：提示銀;2?Ag++2探究歸納2.原電池正、負極的判斷探究應用例鋅銅原電池裝置如下圖,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,以下有關(guān)表達正確的選項是()B.電池工作一段時間后,甲池的c(SOC.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡答案：C解析：A項,由鋅的活動性大于銅,可知銅電極為正極,在正極上Cu2+得電子發(fā)生復原反響生成Cu,錯誤;B項,由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,故甲池的c(SO42-)不變,錯誤;C項,在乙池中正極發(fā)生反響：Cu2+解題感悟“異常〞原電池原理的深度分析〔1〕鋁銅濃硝酸電池初期,活潑金屬鋁作負極被氧化,鋁外表很快形成致密氧化物薄膜使鋁鈍化,從而阻止反響繼續(xù)進行,之后,鈍化鋁作正極,銅被濃硝酸氧化,作負極,電極反響：銅：Cu-鈍化鋁：2?〔2〕鎂鋁燒堿溶液電池鎂不溶于燒堿溶液,鋁單質(zhì)可溶于燒堿溶液,鋁作負極,鎂作正極,電極反響：鋁：2?鎂：6?遷移應用1.某小組為研究電化學原理,設(shè)計了如下圖裝置。以下表達不正確的選項是()A.a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導線連接時,銅片上發(fā)生的反響為Cua和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液均從藍色逐漸變成淺綠色D.a和b用導線連接后,電流由鐵電極經(jīng)導線流向銅電極答案：D解析：a和b不連接時,Fe和Cu2+直接發(fā)生氧化復原反響,鐵片上會有金屬銅析出,A項正確;假設(shè)a和b用導線連接,那么構(gòu)成原電池,此時鐵為負極,銅為正極,電極反響式分別為Fe2.(★A.①②中Mg作負極,③④中Fe作負極B.②中Mg作負極,電極反響式為6C.③中Fe作負極,電極反響式為FeD.④中Cu作正極,電極反響式為O答案：D解析：②中Mg不與NaOH溶液反響,而Al能和NaOH溶液反響失去電子,故Al作負極,Mg作正極。探究點二原電池原理的應用知識深化構(gòu)成原電池的反響速率比直接接觸的反響速率快。如實驗室制H2時,粗鋅比純鋅與稀硫酸反響快,或向溶液中滴入幾滴CuSO〔1〕理論上,自發(fā)的氧化復原反響,可以設(shè)計成原電池。〔2〕外電路〔3〕內(nèi)電路：電解質(zhì)溶液中,陰、陽離子發(fā)生定向移動?！惨訡u與AgNO3〔1〕明確兩極反響正極：〔2〕選擇電極材料$\left\{\begin{array}{ll}\text{負極材料一般為負極失電子物質(zhì),如\mathrm{Cu}}\\\text{正極材料一般為導電性材料且較不活潑,如\mathrm{C}、\mathrm{Ag}}\mathrm{}\end{array}\right.$〔3〕選擇電解質(zhì)溶液不含鹽橋〔4〕畫裝置圖〔注明電極材料和溶液成分〕題組過關(guān)a、b、c、d四個金屬電極,有關(guān)的實驗裝置及局部實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置局部實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小;b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生;c極無變化實驗裝置局部實驗現(xiàn)象d極溶解;c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A.a＞bC.d＞a答案：C解析：根據(jù)原電池中負極一般比正極活潑進行判斷。由第一個裝置a極質(zhì)量減小,可知a極是負極,金屬活動性：a＞b;對于第二個裝置,依據(jù)復原性規(guī)律知,金屬活動性：b＞c,第三個裝置的金屬活動性：d＞c;第四個裝置電流從a流向2.(★)設(shè)計原電池:負極：,電極反響：;正極：,電極反響：。答案：;Zn;Zn-2?e解析：分析元素化合價的變化可知,Zn為負極,比Zn不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘佟彩取匙髡龢O,選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。3.(★)鐵及鐵的化合物應用廣泛,如〔1〕寫出FeCl3〔2〕假設(shè)將〔1〕中的反響設(shè)計成原電池,請在方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖,標出正、負極,并寫出電極反響式。正極反響式：;負極反響式：。答案：〔1〕2〔2〕;2?Fe解析：首先分析Fe3+與Cu反響中的氧化劑、復原劑,然后依據(jù)原電池原理設(shè)計成原電池。依據(jù)反響：2?Fe評價檢測·素養(yǎng)提升課堂檢測1.〔2021遼寧錦州高二月考〕在如下圖的檸檬水果電池中,外電路上的電流從電極X流向電極Y。假設(shè)X為鐵,那么Y可能是()答案：A解析：原電池中,電流從正極沿導線流向負極,由外電路上的電流從電極X流向電極Y可知,X作正極,Y作負極。原電池中易失電子發(fā)生氧化反響的金屬作負極,假設(shè)X為鐵,那么Y的活潑性比鐵強,選項中只有鋅比鐵活潑。2.以下裝置不能構(gòu)成原電池的是()A.B.C.D.答案：C解析：根據(jù)原電池形成條件解答。酒精不是電解質(zhì)溶液,不導電。3.如圖,兩電極上發(fā)生的電極反響如下,那么以下說法中不正確的選項是()a極：Cu2++2B.a極上發(fā)生復原反響b極流向a極答案：D解析：題給裝置有一局部化學能轉(zhuǎn)化為熱能。4.(★)某原電池的電極反響是〔1〕假設(shè)原電池裝置為圖1：①電極材料A是,B是〔寫名稱〕。②A電極觀察到的現(xiàn)象是?！?〕假設(shè)原電池裝置為圖2：①電極材料X可以是〔填字母,下同〕。a.鐵b.銅c.石墨②電解質(zhì)溶液Y是。a.FeSO4溶液b.CuSO4溶液c.答案：〔1〕銅;鐵;有紅色物質(zhì)析出〔2〕bc;bc解析：〔1〕根據(jù)原電池原理進行解答。題圖1中一般相應的鹽溶液對應相應的金屬單質(zhì),所以A、〔2〕題圖2是原電池裝置,那么鐵作負極,銅或石墨作正極,電解質(zhì)溶液是可溶性的銅鹽溶液。素養(yǎng)視角1.相同電極材料、不同電解質(zhì)溶液電池反響的比擬：〔1〕甲、乙兩原電池中Al電極分別為極、極,出現(xiàn)的現(xiàn)象分別是、?！?〕甲、乙兩池中Al電極上