借助盐桥原电池考查原电池的工作原理

《盐桥原电池的工作原理及改进创新》教学设计一、教学目标【知识与技能】⑴了解原电池的构造和基本工作原理；⑵能够正确书写电极反应式和电池总反应方程式；⑶了解盐桥的作用，会判断和设计简单的原电池。

【过程与方法】⑷通过实验探究活动，使学生体验化学能与电能转化的探究过程，并了解原电池的构造和工作原理；⑸通过单液原电池和u型管盐桥原电池的分析对比，学生间相互讨论交流以及教师引导，使学生具备发现问题，分析问题并解决问题的能力。

【情感态度与价值观】⑴通过分组实验与讨论，体验小组合作学习的乐趣，培养团结协作的精神；⑵通过实验探究活动，增强学生探索化学反应原理的兴趣，掌握学习和研究化学问题的方法。

二、教材分析本节内容以（必修2）第六章第一节“化学反应与能量变化”第一课时《化学反应与电能》为基础，进一步介绍原电池的组成和工作原理，通过对原电池中闭合电路形成过程的分析，引出半电池、盐桥等概念。

同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护，常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。

新课程标准对原电池知识有新的要求，通过教学体验化学能与电能转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能判断电极名称，根据题意写出电极反应式和电池总反应式。

三、学情分析知识角度，高二学生在必修1、必修2和选择性必修1中已经学习过氧化还原反应、原电池的相关知识，同时物理学中电学知识也相当丰富，学习本节内容并不陌生，难度不大。

认知角度，高二学生形象思维能力已充分发展，抽象思维能力也在迅速发展中，同时具有强烈的好奇心和求知欲，对实验探究的热情高，但抽象思维能力和探究能力还不够成熟，需要老师适时的组织和引导。

四、教学重点和难点【教学重点】进一步了解原电池的工作原理，了解u型管盐桥原电池的缺点并改进创新。

【教学难点】盐桥原电池的工作原理，u型管盐桥原电池缺点并改进创新。

五、教学策略【教学方法】以“小组实验探究式教学法”为主，贯穿“小组合作讨论法”，引导学生发现问题、分析问题、解决问题；运用学案和多媒体辅助教学。

考点32 原电池的工作原理及应用一、原电池的工作原理1．原电池的构成条件(1)定义：能把化学能转化为电能的装置。

(2)构成条件：2．实验探究：锌铜原电池的工作原理(含盐桥)装置示意图注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转能量转换化学能转化为电能微观探析在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上电子或离子移动方向电子：负极流向正极盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液工作原理，电极反应式负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu特别提醒接接触，减少电流的衰减。

②原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。

3．原电池工作原理示意图二、原电池的应用1．加快氧化还原反应的速率构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。

2．比较金属活动性强弱例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。

由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。

3．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。

(a)外电路负极——化合价升高的物质正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒(b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。

如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2①化合价升高的物质负极：Cu②活泼性较弱的物质正极：C③化合价降低的物质电解质溶液：FeCl3示意图考向一原电池工作原理典例精析1．（2021·福建高三其他模拟）近日，南开大学科研团队以KSn合金为负极，以含羧基多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)为正极催化剂构建了可充电K-CO2电池(如图所示)，电池反应为4KSn+3CO2⇌2K2CO3+C+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。

考点五十三原电池工作原理聚焦与凝萃1．依据氧化还原反应规律，把握原电池的设计原理和电极、电解质溶液的选择规律；2．了解由盐桥连接的原电池的结构和机理，分析比较该电池与一般锌铜原电池的异同。

解读与打通常规考点一、原电池（1）定义：化学能转变为电能的装置（2）形成条件：①两个活泼性不同的电极（金属与金属或金属与石墨、PbO2或其他非金属）；②电解质溶液；③电极与电解质溶液形成闭合回路。

④能自发地发生氧化还原反应（3）工作原理：①负极：一般较活泼金属作负极，负极本身失电子发生氧化反应，宏观上负极渐渐溶解（或被腐蚀），生成离子进入电解质溶液；留意。

负极关键是要有能失去电子的反应发生，可向外输出电子。

②正极：较不活泼的导体作正极，正极与电解质溶液间发生还原反应，即溶液中的阳离子（或氧气）移向正极并在正极上不断得到电子。

③电子流方向：在外电路，电子由负极沿导线流向正极；在原电池内，阴、阳离子定向移动，从而形成闭合回路产生电流，电流的方向与电子流的方向相反。

Zn-Cu原电池（电解质溶液是稀硫酸）装置及工作原理见下图：（4）电极材料构成负极：还原性较强的物质，如较活泼的金属。

正极：氧化性较强的物质，如较不活泼的金属、金属氧化物、非金属单质（如石墨）。

二、盐桥电池1．盐桥：将饱和的KCl或NH4NO3(正、负离子迁移数几乎相等)溶液装在倒置的U形管中，跨接于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。

（见下图）2．盐桥的作用（1）连接内电路，形成闭合回路；（2）平衡电荷，使原电池不断产生电流。

3．单池原电池和盐桥原电池的对比相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象相同。

负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会上升。

双液原电池的工作原理盐桥（选修4预习）解读第一篇：双液原电池的工作原理盐桥(选修4预习)解读双液原电池的工作原理盐桥原理与装置关系回顾简析联系上述原电池的形成原理与装置，我们能否分析总结出原电池的工作原理与形成条件是什么？形成条件1．氧化还原反应(如活性不同的电极，形成电势差2．电解质(如溶液中，离子导电 3．闭合回路(持续稳定的电流锌铜原电池的缺陷电池的极化作用原因主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。

这种作用称为极化作用。

由于是单液电池，因而不可能彻底将氧化反应与还原反应分开。

氢离子依然可以在锌片上得到电子从盐桥使用重新认识氧化还原反应(化学反应盐桥的使用突破了氧化剂、还原剂只有直接接触、相互作用才能发生电子转移的思维定式能使氧化反应与还原反应在不同的区域之间进行得以实现。

为原电池持续、稳定地产生电流创造了必要的条件，也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。

可逆原电池的电动势1．电极与电解质溶液界面间电势差的产生2．接触电势差电子逸出功(φe不同，逸出电子的数量不同当两金属相间不再出现电子的净转移时，其间建立了双电层，该双电层的电势差就是接触电势差，用φ接触表示。

φ接触∝φe,1-φe,23．液体接界电势差两液相间形成的电势差即为液体接界电势差，以φ扩表示。

普通氧化还原反应与原电池反应的联系与区别【例1】理论上不能设计为原电池的化学反应是（A．CH4(g＋2O2(g==CO2(g＋2H2O(l △H＜0 B．HNO3(aq＋NaOH(aq==NaNO3(aq＋H2O(l △H＜0 C．2H2(g＋O2(g==2H2O(l △H＜0 D．2FeCl3(aq＋Fe(s==3FeCl3(aq △H＜0 【例2】下列哪几个装置能形成原电池【例3】原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（A．有Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＝Al3＋B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e －＝Al3＋C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2＋【例4】一个电池反应的离子方程式是 Zn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu，该反应的的原电池正确组合是（【例5】根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是A．2Ag(s＋Cd2＋(aq＝2Ag＋(aq ＋ Cd(s B．Co2＋(aq＋ Cd(s＝Co(s＋Cd2＋(aq C．2Ag＋(aq＋Cd(s＝2Ag(s＋Cd2＋(aq D．2Ag＋(aq＋Co(s ＝2Ag(s＋Co2＋(aq【例6】用铜片、银片、Cu(NO32溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管构成一个原电池。

考点33 原电池的工作原理及应用一、原电池1．原电池的基本概念（1）原电池：把化学试卷能转化为电能的装置。

（2）原电池的电极负极：电子流出——活动性较强——发生氧化反应；正极：电子流入——活动性较弱——发生还原反应。

（3）原电池的构成条件①能自发发生氧化还原反应。

②具有活动性不同的两个电极(金属和金属或金属和非金属)。

③形成闭合回路或在溶液中相互接触。

2．原电池的工作原理(以Zn−Cu原电池为例]单液原电池双液原电池装置图负极(锌片) Zn−2e−Zn2+ (氧化反应)电极与电极反应正极(铜片) Cu2++2e−Cu (还原反应)电子流向由锌片沿导线流向铜片离子迁移方向阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移电池反应方程式Zn+Cu2+Cu+Zn2+两类装置还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接Zn与氧化剂Cu2+不直接接触，仅有化的不同点触，既有化学试卷能转化为电能，又有化学试卷能转化为热能，造成能量损耗学试卷能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长（1）一般条件下，较活泼的金属材料作负极，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成环路。

①在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀，如图所示。

②闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如图所示。

（2）在原电池中，电流流动方向与电子流动方向相反。

（3）原电池的判定：一看有无外接电源，若有外接电源则为电解池，若无外接电源则可能为原电池；二看电极是否用导线相连并与电解质溶液形成闭合电路；三看电极与电解质溶液是否能发生自发的氧化还原反应。

3．原电池电极反应式的书写（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。

如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。

判断正负极的方法不是绝对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：Cu−2e −Cu 2+正极：23NO + 4H + + 2e −2H 2O + 2NO 2↑再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：负极：2Al + 8OH −−6e −22AlO -+ 2H 2O 正极：6H 2O+6e −6OH −+3H 2↑（2）要注意电解质溶液的酸碱性。

认识原电池中的“桥”一、盐桥的构成与原理：盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应，教材中常使用装有饱和KCl 琼脂溶胶的U形管，离子可以在其中自由移动，这样溶液是不致流出来的。

用作盐桥的溶液需要满足以下条件：阴阳离子的迁移速度相近；盐桥溶液的浓度要大；盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定。

盐桥作用的基本原理是：由于盐桥中电解质的浓度很高, 两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥, 故两个新界面上产生的液接电位稳定。

又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等, 故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等, 从而使液接电位减至最小以至接近消除。

常用的盐桥溶液有：饱和氯化钾溶液、4.2mol/LKCl、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3等。

二、盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路、保持电中性的作用，又不使两边溶液混合。

盐桥是怎样构成原电池中的电池通路的呢？Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，即正电荷增多，溶液带正电荷。

Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，即负电荷增多，溶液带负电荷。

当溶液不能保持电中性，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。

可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。

盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。

导线的作用是传递电子，沟通外电路。

而盐桥的作用则是沟通内电路，保持电中性就是化学原电池的盐桥起到电荷“桥梁”的作用，保持两边的电荷平衡以防止两边因为电荷不平衡（一边失去电子，一边得到电子造成的）而阻碍氧化还原反应的进行。

实验探究——锌铜原电池一、原电池的基本概念1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。

2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。

3．电极：(1)负极：________电子，发生________反应；(2)正极：________电子，发生________反应。

4．构成原电池的条件： (1)自发进行的氧化还原反应； (2)两个活动性不同的电极； (3)电解质溶液(或熔融电解质)；第24讲 原电池的工作原理知识导航知识精讲实验装置实验操作 实验现象 实验结论将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中 锌片上有气泡冒出，铜片上无现象 装置中有电流产生，化学能转化为电能 用导线连接锌片和铜片 铜片上有气泡冒出 用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表电流表指针发生偏转(4)形成闭合回路。

【答案】失去氧化得到还原二、锌铜原电池的工作原理工作原理(反应方程式)负极(Zn)正极(Cu)总反应离子方程式：。

电子移动方向由极经导线流向极(电流方向相反)。

离子移动方向阳离子向极移动，阴离子向极移动。

【答案】Zn - 2e- === Zn2+2H+ + 2e- === H2↑ Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑ 负正正负三、盐桥的作用(1)形成闭合回路；(2)平衡电荷，使溶液呈电中性；(3)避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。

四、原电池的应用1．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。

2．加快氧化还原反应的速率一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。

3．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。

利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。

题型一：原电池的工作原理对点训练【变1-1】(2021·大安市第一中学校高二开学考试)原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是A．Cu是负极，其质量逐渐减小B．H+向铁电极移动C．Cu片上有红棕色气体产生D．Fe电极上发生还原反应【答案】C【分析】由于铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，故铁和铜插入到浓硝酸中，反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故铜做负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，铁作正极，电极反应为：NO+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，据此分析解题。

原电池的工作原理1．下列有关原电池的说法中正确的是( )A．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能B．实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀硫酸反应C．在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原D．构成原电池正极和负极的材料必须是金属,原电池中正极材料一定是不活泼金属解析：选B 原电池中化学能除转化为电能外,还有部分转化为热能,原电池的能量转化率小于100%,故A错误；粗锌与稀硫酸能形成原电池,能加快反应速率,所以实验室欲快速制取氢气,可利用粗锌与稀硫酸反应,故B正确；电子流出的一极为失电子的负极,该电极发生氧化反应,被氧化,故C错误；在原电池中一般是相对较活泼的金属作负极,不活泼的金属或能导电的非金属(如石墨棒)作正极,但在Mg、Al、氢氧化钠原电池中,较不活泼的Al作负极,活泼的镁为正极,故D错误。

2．分别将镁条和铝条平行插入盛有一定浓度稀盐酸、NaOH溶液的烧杯中,用导线和电流计连接成两个原电池,装置如图所示。

原电池工作时,下列叙述正确的是( )A．因为Mg比Al活泼,所以两个原电池中负极都是MgB．两个原电池中,电子都是由镁条通过导线流向铝条C．两个原电池中,反应放出的能量都完全转化成电能D．两个原电池中,正极都有氢气生成解析：选D 第一个装置中电解质溶液为稀盐酸,Mg、Al均能与盐酸反应,因Mg比Al 活泼,Mg作负极,Al作正极；第二个装置中电解质溶液为NaOH溶液,Mg不与NaOH溶液反应而Al能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应,故负极为Al,正极为Mg。

根据以上分析可知,第一个装置中Mg为负极,第二个装置中Al为负极,A错误。

第一个装置中电子由Mg条通过导线流向Al条,第二个装置中电子由Al条通过导线流向Mg条,B错误。

原电池中,化学能不可能全部转化为电能,C错误。

两个装置中正极都是氢离子得电子生成氢气,在正极都会有氢气产生,D正确。

3．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )A．均发生了化学能转化为电能的过程B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物C．工作过程中,电子均由Zn经导线流向CuD．相同条件下,图乙比图甲的能量利用效率高解析：选B 两个装置都为原电池装置,均发生了化学能转化成电能的过程,故A正确；锌比铜活泼,根据原电池的工作原理知,锌作负极,铜作正极,铜本身不是反应物,故B错误；锌作负极,电子从负极经外电路流向正极,故C正确；图乙装置中产生的电流在一段时间内变化不大,但图甲装置中产生的电流在较短时间内就会衰减,故D正确。

一、教案基本信息原电池（盐桥）教案课时安排：2课时（90分钟）教学对象：高中化学学生教学目标：1. 了解原电池的定义和基本组成；2. 掌握原电池的工作原理和能量转化过程；3. 能够分析常见原电池的应用和实例；4. 理解盐桥在原电池中的作用和重要性。

教学方法：1. 讲授法：讲解原电池的定义、工作原理和能量转化过程；2. 案例分析法：分析常见原电池的应用和实例；3. 小组讨论法：探讨盐桥在原电池中的作用和重要性。

二、教学内容与步骤第一课时：1. 引入新课：通过展示手机电池和电动汽车电池，引导学生思考电池的原理和应用；2. 讲解原电池的定义：原电池是指将化学能直接转换为电能的装置；3. 介绍原电池的基本组成：正极、负极和电解质；4. 讲解原电池的工作原理：正极和负极之间的化学反应产生电子流动，形成电流；5. 能量转化过程：化学能转化为电能。

第二课时：1. 复习上节课的内容，提问学生关于原电池的定义和组成；2. 讲解盐桥在原电池中的作用：盐桥能够维持正负极之间的电荷平衡，促进电子流动；3. 分析常见原电池的应用和实例：举例说明原电池在日常生活和工业中的应用，如电池驱动的电子设备、电动车等；4. 小组讨论：让学生分组讨论盐桥在原电池中的作用和重要性，分享讨论结果。

三、课堂练习与作业1. 课堂练习：设计一些有关原电池的填空题、选择题和简答题，用于巩固学生对原电池的理解；2. 作业布置：要求学生结合生活实际，选择一个原电池的应用实例进行分析和描述，写成小论文。

四、教学评价1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估学生的学习状态；2. 课堂练习评价：对学生的课堂练习进行批改，了解学生对原电池知识的理解和掌握程度；3. 作业评价：对学生的作业进行批改，评估学生对原电池应用实例分析和描述的能力。

五、教学资源1. 教材或教参：提供相关章节的原电池内容；2. 课件或教学片：制作课件或教学片，用于展示原电池的工作原理和实例；3. 盐桥演示实验：准备盐桥演示实验器材，让学生直观地了解盐桥的作用。