4.1.1原電池的工作原理 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

這種現(xiàn)象都是由電流引起的，那么這里的電流是如何產(chǎn)生的？大家都叫我新能源老太太？張奶奶自從鑲了兩顆假牙（一顆金牙、一顆鋼牙）后，經(jīng)常頭痛失眠，這是為什么？第1課時(shí)原電池第一節(jié)原電池第四章化學(xué)反應(yīng)與電能（1）概念：將

轉(zhuǎn)化為

的裝置。（2）實(shí)質(zhì)：利用能自發(fā)進(jìn)行的

反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?；瘜W(xué)能電能氧化還原口訣：兩極一液一回路一反應(yīng)二、構(gòu)成原電池的條件①理論上自發(fā)的

反應(yīng)均可構(gòu)成原電池。②兩極有電勢(shì)差——兩個(gè)

電極，相對(duì)較活潑作

；③

溶液或熔融的

；④形成閉合回路。氧化還原電解質(zhì)電解質(zhì)活動(dòng)性不同負(fù)極一、原電池隨堂小練ABCDEFMN下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXXV

稀硫酸H+Zn2+H+Zn－2e-=Zn2+負(fù)極正極2H+

+

2e-=H2↑總反應(yīng)式:Zn+2H+=Zn2++H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)現(xiàn)象：ZnCuA陽(yáng)離子陰離子正極負(fù)極鋅棒溶解，銅棒上有氣泡三、原電池的工作原理負(fù)正e-e-e-－+e－e－e－e－Zn2+Cu2＋e－e－SO42－Cu2＋內(nèi)電路：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。外電路：電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極“電子不下水，離子不上岸”這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流（1）單液原電池工作原理【練2】如圖所示，下列對(duì)于該原電池的敘述正確的是（

）A.銅是負(fù)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B.銅片質(zhì)量逐漸減小C.電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D.氫離子在銅片表面被還原D實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①電流表指針偏轉(zhuǎn)。②鋅片和銅片上均有紅色固體生成。③溶液溫度升高。④一段時(shí)間后，電流會(huì)逐漸減小。？？？（2）單液的銅鋅原電池?cái)?shù)字實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果①鋅與CuSO4溶液直接接觸，發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能，造成能量損耗。②工作時(shí)，鋅片上也有銅析出，原電池的電動(dòng)勢(shì)很快降低，電壓不穩(wěn)定怎樣改進(jìn)原電池裝置，獲得穩(wěn)定的電流？（3）單液的銅鋅原電池的弊端改進(jìn)方法：將鋅與硫酸銅溶液分開(kāi)，形成雙液原電池改進(jìn)CuSO4溶液ZnSO4溶液CuSO4溶液鹽橋四、原電池的改進(jìn)①鹽橋中裝有飽和KCl溶液和瓊脂做成的膠凍;②瓊脂的作用：防止管中溶液流出;③K+和Cl-能在膠凍內(nèi)自由移動(dòng)。（1）雙液原電池：鋅半電池銅半電池鋅銅原電池（鹽橋）ZnSO4溶液CuZnCuSO4溶液鹽橋鹽橋1.連接內(nèi)電路，形成閉合回路鹽橋的作用：2、平衡電荷，避免電極和電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減，使原電池不斷產(chǎn)生電流，提高了能量轉(zhuǎn)換率K＋Cl-e-Zn2+Zn2+Cu2＋CuZn-2e-=Zn2+正極反應(yīng)式：發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極正極現(xiàn)象：Zn片逐漸溶解，Cu片上析出紅色物質(zhì)，質(zhì)量增加；指針偏轉(zhuǎn)；溶液溫度不變。總反應(yīng)式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu負(fù)極反應(yīng)式：Cu+2e-=Cu①、雙液原電池工作原理電流較大，衰減快，轉(zhuǎn)化效率低電流較小，電流穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高改進(jìn)?增大電流呢？縮短鹽橋的長(zhǎng)度，增大鹽橋的橫截面積能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？1.離子運(yùn)動(dòng)的距離長(zhǎng)2.離子運(yùn)動(dòng)的通道窄3.離子容量小雙液原電池電流弱的原因？1、陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)3、質(zhì)

子

交

換

膜：只允許H+通過(guò)2、陰離子交換膜：只允許陰離子通過(guò)隔膜對(duì)離子具有選擇透過(guò)性的高分子材料制成的薄膜離子交換膜【功能】使離子選擇性定向移動(dòng)，平衡整個(gè)溶液的離子濃度和電荷【練2】用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①② B．②③ C．②④ D．③④C如：制氫氣加入少量硫酸銅溶液如：船體鑲鋅塊五、原電池原理的應(yīng)用(1)、比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱①負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬(2)、加快化學(xué)反應(yīng)速率氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。（3）、用于金屬的防護(hù)將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)②電極質(zhì)量減小，作負(fù)極，較活潑③有氣體生成或電極增重作正極(4)、設(shè)計(jì)原電池①首先將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。②確定電極材料。如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可以用該金屬直接做負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料不如負(fù)極材料活潑。③確定電解質(zhì)溶液。一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可④構(gòu)成閉合回路。將電解質(zhì)用鹽橋，電極用導(dǎo)線連接，形成閉合回路依據(jù)反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+,設(shè)計(jì)雙液電池裝置，并標(biāo)出正負(fù)極，寫(xiě)出電極反應(yīng)，畫(huà)出電子轉(zhuǎn)移的方向。負(fù)極Fe-2e-=Fe2+2Fe3++2e-=3Fe2+正極負(fù)極材料Fe正極材料活潑性比鐵弱的金屬（Cu）或碳棒、惰性材料(4)、設(shè)計(jì)原電池負(fù)極電解液不與負(fù)極材料反應(yīng)的電解質(zhì)溶液正極電解液鐵鹽（FeCl3等）FeCl2溶液CFeFeCl3溶液鹽橋e-【2】利用反應(yīng)Zn+2FeCl3===ZnCl2+2FeCl2設(shè)計(jì)一個(gè)雙液原電池。在下圖方框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖,并注明電極材料,寫(xiě)出電極反應(yīng)式。正極材料為

,電極反應(yīng)式為

;

負(fù)極材料為

,電極反應(yīng)式為

。Pt(或石墨等)Zn-2e-===Zn2+2Fe3++2e-===2Fe2+Zn

不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體

活潑金屬

電子流入

電子流出

還原反應(yīng)

氧化反應(yīng)

電極增重或產(chǎn)生氣體

電極減輕

陽(yáng)離子流向正極陰離子流向負(fù)極六、判斷原電池正負(fù)極方法（重要）【練9】M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)+N2+=N+M2+；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2++2e-=E，N-2e-=N2+。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是（）A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、NA【練6】下列原電池裝置正、負(fù)極分別是誰(shuí)？陰離子負(fù)極液正極液鹽橋陽(yáng)離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子電流電流氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+還原反應(yīng)Cu2+

+2e-=Cu負(fù)極正極

外電路ZnCu失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生內(nèi)電路分為兩個(gè)半電池進(jìn)行思維模型電子不下水

離子不上岸正極得電子數(shù)目=負(fù)極失電子數(shù)目3.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò),下列有關(guān)敘述正確的是()A.

銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.

電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(SO42-)減小C.

電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.

陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡C【練4】下列敘述中，正確的是()①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)通過(guò)原電池的裝置可以實(shí)現(xiàn)④碳棒能用來(lái)做原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag可以設(shè)計(jì)成原電池A．①③⑤B．①④⑤C．②③④D．②⑤B【練5】如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置：(1)電極Ⅰ上發(fā)生__________(填反應(yīng)類型)，作_______________(填電極名稱)。深度思考(2)電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________。(3)該原電池的總反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。(4)鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠，其作用是_______________________________________。還原反應(yīng)原電池的正極Cu－2e－=Cu2＋2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋形成閉合回路、平衡電荷(答案合理即可)1.根據(jù)原電池的工作原理，寫(xiě)出下列電池的電極反應(yīng)式。（1）將鐵片、銅片用導(dǎo)線連接后，置于稀硫酸中，形成原電池：①正極反應(yīng)式是

；②負(fù)極反應(yīng)式是

；③原電池總反應(yīng)的離子方程式是

。（2）有人用原電池原理除去銀器皿表面的黑色硫化銀，其處理方法：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，有臭雞蛋氣味的氣體放出