原電池(第1課時-原電池的工作原理)(課件)高二化學(人教版2019選擇性必修1)

第一節(jié)

原電池

課時1原電池的工作原理01學習目標

CONTENT單液電池02雙液電池03隔膜原電池各種化學電源新課導入原電池的概念與實質(zhì)

原電池的形成條件原電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置①能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)②兩個活潑性不同的電極③電解質(zhì)溶液④閉合回路溫故知新判斷下列裝置哪些屬于原電池H2SO4ZnZn（1）石墨石墨H2SO4（2）H2SO4Zn石墨（3）ZnCuH2SO4（4）CuSO4ZnCu（5）C2H5OHZnCu（6）ZnCuZnSO4CuSO4（7）

【課堂練習】（1）電池工作時的總反應(yīng)的離子方程式為（2）負極材料為（3）正極電極反應(yīng)式為（4）外電路中電子的流向（5）內(nèi)電路中陽離子的移動方向Zn由鋅片移到銅片H+向正極移動Zn+2H+=Zn2++H2↑2H++2e-=H2↑鋅銅稀硫酸原電池工作原理自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)外電路（電子導電）電子從負極移向正極負極正極Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑電子由鋅片移向

銅片鋅銅稀硫酸原電池工作原理自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)外電路內(nèi)電路（電子導電）（離子導電）電子從負極移向正極陰離子移向負極陽離子移向正極負極正極Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑電子由鋅片移動到銅片SO42-移向鋅片H+移向銅片電勢差工作原理自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)外電路內(nèi)電路現(xiàn)象（電子導電）（離子導電）電子從負極移向正極陰離子移向負極陽離子移向正極負極正極鋅—銅硫酸銅原電池電勢差Zn片溫度電流17.3℃0.126A25℃0.026A【數(shù)字實驗探究單液原電池】理論上的現(xiàn)象實驗觀察到的現(xiàn)象鋅片逐漸溶解鋅片表面有紅色物質(zhì)生成銅片上有紅色物質(zhì)析出銅片上有紅色物質(zhì)析出電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表指針先發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，示數(shù)逐漸減小分析“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減”的原因?，F(xiàn)象原因鋅片表面附著紅色固體電流逐漸衰減Zn與Cu2+直接接觸發(fā)生反應(yīng)，Zn片、附著在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原電池，促進了Cu在鋅片表面析出。轉(zhuǎn)移的電子沒有經(jīng)過導線，電流逐漸衰減解決問題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸該裝置能量轉(zhuǎn)化率低的原因是什么？如何解決？現(xiàn)象：電流表指針不偏轉(zhuǎn)原電池裝置的改造兩個溶液間缺少離子導體，無法形成閉合回路。為什么沒有電流？該如何解決？鹽橋一種凝膠態(tài)的離子導體※資料卡片鹽橋：裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，Cl-、K+可在其中自由移動。原電池裝置的改造有鹽橋存在時，電流表指針偏轉(zhuǎn)取出鹽橋，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA隨著時間的延續(xù)，能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流有鹽橋存在為什么能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流？鹽橋工作示意圖

SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－從而持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生電流。提高了能量轉(zhuǎn)換率2.保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移3.溝通內(nèi)電路傳導離子，使之成為閉合回路1.平衡電荷，使連接的兩溶液保持電中性鹽橋的作用三、原電池正、負極的判斷判斷方法負極正極①電極材料較活潑金屬較不活潑金屬或石墨②通入物通入還原劑的電極通入氧化劑的電極③兩極反應(yīng)類型發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極④電子流向(或電流方向)電子流出的電極(或電流流入的電極)電子流入的電極(或電流流出的電極)⑤離子流向陰離子流向的電極陽離子流向的電極⑥電極質(zhì)量變化質(zhì)量減小的電極質(zhì)量增加的電極⑦有無氣泡—有氣泡產(chǎn)生的電極【注意】(1)金屬的活動性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動性：在中性或酸性溶液中活動性Mg＞Al；而在堿性溶液中，Al可以與OH－反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與Al用導線連接后放入NaOH溶液中，Al是負極，Mg是正極。(2)Fe、Cu相連，浸入稀HNO3中，F(xiàn)e作負極；浸在濃HNO3中，Cu作負極(Fe發(fā)生鈍化)。(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性

的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或非金屬)。(2)加快化學反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。

例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。較強原電池原理的應(yīng)用(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的

而受到保護。

鋼鐵中含有碳，C與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵（做負極）遭到腐蝕(4)設(shè)計制作化學電源①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反應(yīng)，選擇正、負電極材料以及電解質(zhì)溶液。正極原電池原理的應(yīng)用某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2+,能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(

)A.正極為Cu,負極為C,電解質(zhì)為FeCl3溶液B.正極為C,負極為Fe,電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液C.正極為Fe,負極為Zn,電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液D.正極為Ag,負極為Fe,電解質(zhì)為CuSO4溶液B

【課堂練習】思考：隔膜原電池中離子是如何移動的呢，離子濃度怎樣變化？SO42-向負極移動，ZnSO4(aq)中c(SO42-)增大，H2SO4(aq)中c(SO42-)減小思考：能否將隔膜原電池體積變小變薄，更接近生活中電池呢？銅電極滴有H2SO4溶液的濾紙隔膜滴有ZnSO4溶液的濾紙鋅電極陰離子交換膜學生分組實驗：請同學們按照右圖組裝原電池裝置，觀察電流計指針是否偏轉(zhuǎn)隔膜原電池單液原電池雙液原電池隔膜原電池隔膜原電池微型化1.兩極2.電解質(zhì)溶液3.導線4.自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)電池四要素—離子導體—電子導體歸納小結(jié)名稱單液原電池雙液原電池隔膜原電池優(yōu)點缺點電流強1.能量轉(zhuǎn)化率低2.氧化劑與還原劑直接接觸，壽命短1.內(nèi)阻大，電流弱2.鹽橋需要定期更換1.能量轉(zhuǎn)化率高2.避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長1.能量轉(zhuǎn)化率高2.避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長3.內(nèi)阻小，電流強1.控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2設(shè)計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()DA.反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C.電流表讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)D.電流表讀數(shù)為零后，向甲中加入FeCl2固體，

乙中的石墨電極為負極【課堂練習】2．100mL濃度為2mol·L－1的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成H2的總量，可采用的方法是(

)A．加入適量6mol·L－1的鹽酸B．加入幾滴CuCl2溶液C．加入適量蒸餾水D．加入適量的NaCl溶液B

【課堂練習】3、M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導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＋。則這種金屬的還原性由強到弱的順序是(

)A．P＞M＞N＞E

B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞NA【課堂練習】4、高密度儲能電池鋅溴電池如圖所示，總反應(yīng)為Zn+Br2=ZnBr2。下列說法錯誤的是A．電極M為正極B．負極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+D．每轉(zhuǎn)移2mole-，理論上有1molZn2+通過離子交換膜C．隨著放電的進行