.
基础课时21原电池的工作原理
课标要求1.以锌铜原电池为例，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。2.进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
一、原电池的工作原理
1.原电池的构成条件
(1)具有两个活泼性不同的电极。
(2)合适的电解质溶液。
(3)形成闭合回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。
(4)能自发地发生氧化还原反应。
2.实验探究原电池工作原理(以锌铜原电池为例)
装置
示意图
注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂
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
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
3.原电池工作原理示意图
1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()
答案A
解析装置B、C中无化学反应产生；D不能形成闭合回路；只有A能形成原电池，铜电极上有氢气产生。
2.下列装置中，电流表指针不能发生偏转的是()
答案A
解析锌插入氯化铜溶液中，锌置换出铜，电子不经过导线，没有电流产生，则电流表指针不发生偏转，故A符合题意；可形成原电池，镁为负极，铝为正极，电流表指针发生偏转，故B不符合题意；可形成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故C不符合题意；可形成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故D不符合题意。
3.(2023·菏泽高二期中)某原电池装置如图所示，下列有关叙述中，正确的是()
A.Fe作正极，发生氧化反应
B.工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
C.负极反应：2H＋＋2e－===H2↑
D.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
答案B
解析由图可知，铁电极为原电池的负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极是正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动，则氯化钠溶液中氯离子浓度增大，A、B、C均正确；铁电极为原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子在溶液中水解使溶液呈酸性，溶液pH减小，石墨电极是正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，放电消耗氢离子，溶液中pH增大，D错误。
【题后归纳】
1.原电池中电子、离子的移动
(1)电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。
(2)若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。
(3)若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。
2.原电池中盐桥的作用
形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。
3.判断原电池正、负极的5种方法
二、原电池工作原理的应用
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
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.设计原电池
(1)设计原电池思路：
①电极材料的选择。负极一般是活动性强的金属材料，正极一般选用活动性比负极弱的金属材料或石墨等惰性电极。
②电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。
③保证设计出的原电池装置中，还原剂在负极上发生反应，氧化剂在正极上发生反应。
(2)设计成无盐桥电池：发生氧化反应的物质作负极，找一种比负极不活泼的物质作正极，以与负极发生反应的溶液为电解质溶液，用导线将两个电极构成闭合回路即可。
(3)设计成有盐桥的电池：发生氧化反应的物质作负极，找一种比负极不活泼的物质作正极，以含负极氧化产物的溶液作为负极电解质溶液，以含氧化剂的溶液作为正极电解质溶液，然后用盐桥连接两个电池，用导线连接两个电极即可。
1.以下措施中，为了增大反应速率而采取的是()
A.实验室用粗锌代替纯锌制备氢气
B.食物放在冰箱中
C.在食品中添加适当防腐剂
D.塑料制品中添加抑制剂
答案A
解析A项，粗锌与稀硫酸可以形成原电池，可以加快反应速率；B项，冰箱内温度低，降低温度