1、实验探究10原电池工作原理探究教材实验原型原电池工作原理(人教版化学选修4 P71实验41)锌铜原电池装置教材实验原理1装置特点(1)由左右两个容器组成，中间用盐桥连接。(2)Zn与含Zn2的电解质溶液在同一容器中，Cu与含Cu2的电解质溶液在同一容器中；避免Zn与Cu2接触而发生反应，防止化学能转化为热能。2实验现象原电池工作时，锌棒不断溶解，铜棒不断变粗；电流表指针发生偏转；右池溶液颜色不断变浅。3电极反应和电池反应方程式正极：Cu22e=Cu负极：Zn2e=Zn2电池反应方程式：ZnCu2=Zn2Cu4盐桥的组成和作用(1)组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。(
2、2)作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。命题角度探究1原电池外电路中电流和电子流向路径是怎样的？提示：原电池外电路中电流从正极流向负极；电子从负极流向正极。2原电池工作时，盐桥中的离子如何移动？能否用金属导线代替盐桥？提示：盐桥中阳离子移向正极区，阴离子移向负极区；不能用金属导线代替盐桥。3用稀H2SO4代替CuSO4溶液时，电极发生哪些反应？提示：负极：Zn2e=Zn2，正极：2H2e=H2。4铜锌原电池工作过程中，若有0.2 mol e转移，两极的质量相差多少？(假设开始时，两极质量相等)提示：负极反应：Zn2e=Zn2，正极反应：Cu22e=Cu。当有0.2
3、mol e转移时，负极减少6.5 g，正极增加6.4 g，故两极质量差为12.9 g。典题真题体验1(2015高考安徽卷节选)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。图1图20t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。解析：在0t1时，正极上NO3得电子后结合H生成NO2和H2O；在原电池中，阳离子向正极移动，故H向正极移动；由于Al在浓硝酸中发生了钝化，生成的氧化膜阻止了反应的进行，此时C
4、u与浓硝酸反应而导致Cu作负极，电子流动方向发生了改变。答案：NO3e2H=NO2H2O 正Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al的进一步反应2(高考经典题节选)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观
5、察到负极_。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。解析：(1)因为电子的流向是从左到右，所以我们可以这样设计原电池：左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极用锌片(或左侧烧杯内盛放FeSO4溶液，电极用铁片)，右侧烧杯内盛放CuSO4溶液，电极用铜片，即可实现ZnCuSO4=ZnSO4Cu(或FeCuSO4=CuFeSO4)；(2)由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子，发生氧化反应)，反应现象是电极逐渐溶解，表面有红色固体析出；(3)以锌片和铜片作电极为例，如果不用盐桥，则除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。答案：(1)(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出(3)甲负极不和铜离子接触，避免了铜离子直接与负极发生反应而使化学能转化为热能
