原电池【学习目标】1、进一步了解原电池的工作原理；2、能够写出原电池的电极反应式和原电池的总反应方程式。
【要点梳理】要点一、原电池1、概念：将化学能转化为电能的装置叫原电池。
2、原电池的构成条件①两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。
负极：活泼性强，失去电子发生氧化反应。
正极：活泼性弱，溶液中阳离子得到电子发生还原反应。
②电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动形成内电路。
③导线将两电极连接，形成闭合回路。
④有能自发进行的氧化还原反应。
要点诠释：a．原电池中，电极材料可能与电解质反应，也可能与电解质不反应。
如图：b．形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。
如图：要点二、原电池工作原理的实验探究1、实验设计①按照图示装置进行实验。
请观察两个金属片插入溶液后电流表指针位置的变化、金属电极表面的变化以及溶液温度的变化，分析是否有电流产生。
②按照下图组装实验装置，注意最后将盐桥插入两种电解质溶液中。
请观察反应过程中电流表指针位置的变化，判断是否有电流产生，并观察电极表面以及溶液温度的变化情况。
要点诠释：盐桥的作用及优点a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。
将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。
b．作用：使两个半电池中的溶液连成一个通路。
c．优点：使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流。
电流产生情况电极表面变化情况温度变化情况能量变化情况(Ⅰ) 有电流产生锌片质量减小，同时铜片上有红色物质析出，铜片质量增加溶液温度升高化学能转化为电能、热能(Ⅱ) 有电流产生锌片质量减小，铜片上有红色物质析出，铜片质量增加溶液温度不变化学能转化为电能①对于图甲装置Zn片：Zn－2e－＝Zn2+Cu片：Cu2++2e－＝Cu同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。
②对于图乙所示原电池锌片：负极，Zn－2e－＝Zn2+(氧化反应)铜片：正极，Cu2++2e－＝Cu(还原反应)总化学方程式：Zn+Cu2+＝Cu+Zn2+4、实验原理分析：(如图所示)要点三、原电池中电荷移动方向在原电池构成的闭合电路中，有电荷的流动；从电路的构成方面来说，有外电路上电荷的流动和内电路上电荷的流动；从电荷的类型方面来说，有电子的流动和阴、阳离子的流动，其中的具体情况见图。
要点四、原电池的电极判断要点诠释：活泼金属在原电池中不一定作负极。
如Mg—Al—NaOH溶液原电池，活泼性Mg＞Al，但此原电池中Al作负极，Mg作正极。
负极反应：Al+4OH －－3e－＝AlO2－+2H2O，正极反应：2H++2e－＝H2↑，总反应：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑。
判断一个原电池中的正负极，最根本的方法是：失e－的一极是负极；得e－的一极为正极。
要点五、原电池电极反应式的书写1、题目给定图示装置2、题目给定总反应式①分析化合价，确定电极反应物与产物，按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应的原理，写出正负电极的反应物与产物。
②在电极反应式的左边写出得失电子数，并使左右两边电荷守恒。
③根据质量守恒定律配平电极反应式。
3、几个注意点①负极材料若不与电解质溶液发生反应，则负极失电子，空气中的O2得电子发生还原反应。
②电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求，如难溶物、难电离物、气体、单质、氧化物等均应写成化学式形式。
③注意电解质溶液的成分对正负极反应产物的影响。
如负极反应生成的阳离子若与电解质溶液的阴离子反应，则电解质溶液的阴离子应写入电极反应式，例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池，负极反应为Fe+2OH －－2e－＝Fe(OH)2。
要点六、原电池原理在化学中的应用1、设计原电池从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
关键：电解质溶液：一般能与负极反应。
或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。
电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。
设计思路实例以自发的氧化还原反应为基础2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应氧化反应(负极)：Cu－2e－＝Cu2+；还原反应(正极)：2Fe3++2e－＝2Fe2+以两极反应原理为依据，确定电极材料及电解质溶液负极材料：Cu；正极材料：石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属；电解质溶液：FeCl3溶液画出示意图2、原电池工作原理的其他应用①制造种类电池②金属的腐蚀与防护③判断金属的活泼性④加快反应的速率构成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快。
如实验室制取H2时，用粗锌与稀H2SO4反应比用纯锌时的速率快。
【典型例题】类型一：原电池原理及简单应用例1 下图中能组成原电池产生电流的是( )例2 有关原电池的下列说法中正确的是( )A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属锌作负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动举一反三：【变式1】下列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成保护层B．镀锌铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色的保护层D．锌与稀硫酸反应时，加入少量的CuSO4溶液可使反应加快例3 将纯锌片和纯铜片按图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．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢例4 如图所示的原电池装置中，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，则对此装置的下列说法正确的是( )A．外电路的电流方向为：X→外电路→YB．若两电极分别为Zn棒和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn棒C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X＞YD．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应举一反三：【变式1】X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中，组成原电池。
X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。
据此判断四种金属的活泼性顺序是( )A．X＞Z＞W＞Y B．Z＞X＞Y＞W C．W＞X＞Y＞Z D．Y＞W＞Z＞X类型二：原电池的设计例 5 利用反应Zn+2Fe3+＝Zn2++2Fe2+设计一个原电池，在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为________，电极反应式为________；负极为________，电极反应式为________。
举一反三：【变式1】如图所示装置中，电流表A发生偏转，a极逐渐变粗，同时b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各组中的( )A．a是Zn、b是Cu、c为稀H2SO4B．a是Cu、b是Zn、c为稀H2SO4c．a是Fe、b是Ag、c为AgNO3溶液D．a是Ag、b是Fe、c为AgNO3溶液类型三：电极反应式、电池反应式的书写例6 依据氧化还原反应：2Ag+ (aq)+Cu (s)＝Cu2+ (aq)+2Ag (s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为________；X电极上发生的电极反应为________；(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
举一反三：【变式1】有人研究反应AsO43－+2I－+2H+＝AsO33－+I2+H2O时，认为该反应是可逆反应，为了验证该想法，他根据平衡移动原理设计出如图所示的实验装置(装置中盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合回路)。
(1)请你参与探究：用实验证明他的观点。
①假设该反应是可逆反应，反应的离子方程式为____________。
②该实验中C1和C2两电极可以是同种材料吗？________。
查阅有关资料得知Fe的还原性比I－和AsO33－都强，在Zn、Al、Pt、C棒几种材料中，可用于该实验的电极材料是________。
③实验开始时，按图组装好实验装置，向A烧杯中加入适量2 mol/L KI溶液，向B烧杯中加入适量1 mol/L Na3AsO4溶液，再向B烧杯中逐滴加入浓盐酸，发生的现象是电流表________；A中________。
此过程中，C1棒发生的反应为________。
(2)若要证明反应可逆向进行，在40％NaOH溶液、4％NaOH溶液、碘水、Na3AsO3溶液几种试剂中，必须向B烧杯中滴加________溶液。
①证明该反应是可逆反应的事实是________。
②(2)操作过程中，C2棒发生的反应为________。