高考综合复习：原电池,化学电源

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1、原电池　化学电源【本节学习目标】　　1、进一步了解原电池的工作原理和构成条件；　　2、理解化学能向电能稳定转化的过程；　　3、能够写出电极反应式和电池反应方程式并设计原电池；　　4、了解常见化学电源的工作原理、电极反应式的书写，会判断电池的正负极。　　学习重点：原电池的工作原理，电极反应式和原电池反应方程式的书写。　　学习难点：原电池的工作原理。【知识要点梳理】　　电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？知识点一：原电池探究：　

2、　（将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动形成电流）1、原电池定义：　　将化学能转变为电能的装置。2、工作原理：　　利用氧化还原反应，让氧化反应和还原反应分别在电池的两极发生,从而使电子从发生氧化反应的一极流向发生还原反应的一极,实现电子的定向移动，产生电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。3、组成原电池的条件：　　a、活泼性不同的两个电极，两种金属或一种金属与一种非金属导体(如碳棒)；　　注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂。　　b、有电解质溶液；　　c、构成闭合的回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液中）；　　d、自发的氧化还原反应

3、（本质条件）。4、实例分析：锌铜原电池　　①实验：锌片和铜片上端连接在一起插入硫酸铜溶液中。现象：会看到锌片不断溶解，铜片逐渐变厚，同时发现检流计指针偏转，说明产生了电流，铜离子得到的电子是由锌片失去，通过导线传递到铜片上的。这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的鼻祖----原电池。　　②过程分析：此装置中只能发生化学反应Zn+Cu2+ =Zn2+ +Cu，其实锌和硫酸铜反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂相遇发生电子转移时，由于电子运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其

4、他形式的能量。一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原反应分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。　　在锌铜原电池中，活泼金属锌失电子，电子从锌流向铜，溶液中铜离子得到电子，导线上有电流产生，即有电子的定向移动。整个放电过程是：锌上的电子通过导线流向用电器，从铜流回原电池，同时铜离子在正极上得到电子析出铜，这就解释了为什么铜片上析出了铜的原因。电流的方向和电子运动的方向正好相反，从铜到锌，从正极流向负极。　　锌铜原电池中，正负极分别是：负极（Zn）、正极（Cu），一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理，又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极，可表

5、示为：　　负极（Zn）：Zn－2e-＝Zn2+　（发生氧化反应） 　　正极（Cu）：Cu2+＋2e-＝Cu　（发生还原反应） 　　总反应是：Zn+Cu2+ =Zn2+ +Cu　　③不足之处：由于Zn与CuSO4溶液能够直接接触，在锌片上也能直接析出Cu，当锌片表面完全被Cu覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。这是一个低效率的原电池，不能持续对外提供电能。5、原电池的改进　　改进思路：使锌与铜离子不直接接触。 　　措施：盐桥　　盐桥作用：构成闭合通路、平衡电荷。　　①如图：在装置中接上检流计并插入盐桥。检流计指针偏转，说明有电流通过。从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是

6、Cu极→Zn极。根据电流是从正极流向负极，因此，Zn极为负极，Cu极为正极。电子从Zn极→Cu极。　　说明：盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥　　②若取出盐桥，检流计指针归零，重新放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。此原电池产生电流稳定，提高了放电效率。　　③过程分析：Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，溶液带负电荷。当溶液

7、不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在，其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移，K+向CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。　　从上图可以看出原电池由两个半电池组成，半电池中的反应就是半反应，即电极反应。锌铜原电池中，锌和锌盐溶液组成锌半电池，铜和铜盐溶液组成半电池，中间用盐桥连接起来。　　④外电路与内电路　　外电路：电子流向——负极流向正极，电流流