課時(shí)1原電池的工作原理含解析

第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池課時(shí)1原電池的工作原理課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用;2.能利用相關(guān)信息分析化學(xué)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(jì)簡(jiǎn)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(rèn)知:能根據(jù)銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。自主學(xué)習(xí)·必備知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)探究裝置檢流計(jì)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(fù)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(fù)原反響電子流向由⑨鋅片沿導(dǎo)線流向⑩銅片離子遷移方向陰離子向負(fù)極遷移;陽(yáng)離子向正極遷移電池反響方程式Zn想一想公元1799年,科學(xué)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(fù)極并寫出其電極反響嗎？答案：鋅比銀活潑,所以鋅作負(fù)極,電極反響為Zn-判一判1.氧化復(fù)原反響一定都能設(shè)計(jì)成原電池(×)2.銅、鋅與稀硫酸形成原電池,銅為正極,鋅為負(fù)極,形成原電池過程中電子由負(fù)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(dāng)于原電池的內(nèi)電路(√)知識(shí)點(diǎn)二原電池的工作原理①化學(xué)能②電能③活動(dòng)性不同④電解質(zhì)溶液⑤閉合電路⑥氧化復(fù)原反響電子流向⑦負(fù)極→外部導(dǎo)線離子移動(dòng)方向⑧陽(yáng)離子移向正極⑨陰離子移向負(fù)極電極反響正極⑩復(fù)原反響負(fù)極?氧化反響想一想1因?yàn)樯液退错懛艧?所以有同學(xué)認(rèn)為可以利用這個(gè)反響設(shè)計(jì)成原電池,你認(rèn)為正確嗎？答案：不正確。此反響不是氧化復(fù)原反響。想一想22021年2月,寧德時(shí)代宣布將向特斯拉供給鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)品。消息一出,寧德時(shí)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(fù)極反響物化合價(jià)升高,所以反響的物質(zhì)是Lix互動(dòng)探究·關(guān)鍵能力探究點(diǎn)一原電池的工作原理及電極判斷情境探究1.某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)根據(jù)原電池的形成原理設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)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(fù)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(fù)極材料為,電極反響式為;總反響方程式為。答案：?jiǎn)栴}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(fù)極的判斷探究應(yīng)用例鋅銅原電池裝置如下圖,其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過,以下有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是()B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(SOC.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽(yáng)離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡答案：C解析：A項(xiàng),由鋅的活動(dòng)性大于銅,可知銅電極為正極,在正極上Cu2+得電子發(fā)生復(fù)原反響生成Cu,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過,故甲池的c(SO42-)不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),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(fù)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(jìn)行,之后,鈍化鋁作正極,銅被濃硝酸氧化,作負(fù)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(fù)極,鎂作正極,電極反響：鋁：2?鎂：6?遷移應(yīng)用1.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計(jì)了如下圖裝置。以下表達(dá)不正確的選項(xiàng)是()A.a和b不連接時(shí),鐵片上會(huì)有金屬銅析出B.a和b用導(dǎo)線連接時(shí),銅片上發(fā)生的反響為Cua和b是否連接,鐵片均會(huì)溶解,溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D.a和b用導(dǎo)線連接后,電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極答案：D解析：a和b不連接時(shí),Fe和Cu2+直接發(fā)生氧化復(fù)原反響,鐵片上會(huì)有金屬銅析出,A項(xiàng)正確;假設(shè)a和b用導(dǎo)線連接,那么構(gòu)成原電池,此時(shí)鐵為負(fù)極,銅為正極,電極反響式分別為Fe2.(★A.①②中Mg作負(fù)極,③④中Fe作負(fù)極B.②中Mg作負(fù)極,電極反響式為6C.③中Fe作負(fù)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(fù)極,Mg作正極。探究點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用知識(shí)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(shí)驗(yàn)室制H2時(shí),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(fù)原反響,可以設(shè)計(jì)成原電池?！?〕外電路〔3〕內(nèi)電路：電解質(zhì)溶液中,陰、陽(yáng)離子發(fā)生定向移動(dòng)?！惨訡u與AgNO3〔1〕明確兩極反響正極：〔2〕選擇電極材料$\left\{\begin{array}{ll}\text{負(fù)極材料一般為負(fù)極失電子物質(zhì),如\mathrm{Cu}}\\\text{正極材料一般為導(dǎo)電性材料且較不活潑,如\mathrm{C}、\mathrm{Ag}}\mathrm{}\end{array}\right.$〔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(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及局部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置局部實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置局部實(shí)驗(yàn)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(dòng)性順序是()A.a＞bC.d＞a答案：C解析：根據(jù)原電池中負(fù)極一般比正極活潑進(jìn)行判斷。由第一個(gè)裝置a極質(zhì)量減小,可知a極是負(fù)極,金屬活動(dòng)性：a＞b;對(duì)于第二個(gè)裝置,依據(jù)復(fù)原性規(guī)律知,金屬活動(dòng)性：b＞c,第三個(gè)裝置的金屬活動(dòng)性：d＞c;第四個(gè)裝置電流從a流向2.(★)設(shè)計(jì)原電池:負(fù)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(jià)的變化可知,Zn為負(fù)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(yīng)用廣泛,如〔1〕寫出FeCl3〔2〕假設(shè)將〔1〕中的反響設(shè)計(jì)成原電池,請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出原電池的裝置圖,標(biāo)出正、負(fù)極,并寫出電極反響式。正極反響式：;負(fù)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(fù)原劑,然后依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)成原電池。依據(jù)反響：2?Fe評(píng)價(jià)檢測(cè)·素養(yǎng)提升課堂檢測(cè)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(dǎo)線流向負(fù)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(fù)極。原電池中易失電子發(fā)生氧化反響的金屬作負(fù)極,假設(shè)X為鐵,那么Y的活潑性比鐵強(qiáng),選項(xiàng)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(dǎo)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(xiàng)是()a極：Cu2++2B.a極上發(fā)生復(fù)原反響b極流向a極答案：D解析：題給裝置有一局部化學(xué)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(jìn)行解答。題圖1中一般相應(yīng)的鹽溶液對(duì)應(yīng)相應(yīng)的金屬單質(zhì),所以A、〔2〕題圖2是原電池裝置,那么鐵作負(fù)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