人教版高中化學選擇性必修1第四章第一節(jié)第1課時原電池的工作原理基礎課課件

第1課時原電池的工作原理(基礎課)第四章

化學反應與電能第一節(jié)原電池素養(yǎng)目標1．以鋅銅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負極，會書寫其電極反應式。2．進一步理解化學能與電能的相互轉化，認識從簡單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的變化過程，并能理解帶有鹽橋原電池的實用性。舊知回顧知識點一原電池的工作原理1．原電池的構成(1)定義：利用__________反應原理將_____能轉化為電能的裝置。氧化還原化學(2)原電池的構成條件2．探究含鹽橋的鋅銅原電池的工作原理裝置現(xiàn)象鋅片__________，銅片上有______________，電流表指針發(fā)生______逐漸溶解紅色物質(zhì)析出偏轉電極名稱Zn電極—負極Cu電極—正極得失電子失電子得電子電子流向____________反應類型______反應______反應電極反應式Zn－2e－===Zn2+Cu2+＋2e－===Cu總反應式Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu流出流入氧化還原特別提醒

①鹽橋的作用：利用溶液中離子的移動，使兩個半電池中的溶液形成閉合回路；平衡電荷，使溶液保持中性。若撤去鹽橋，電流表的指針會回到零點不再發(fā)生偏轉。②鹽橋中的陽離子移向正極區(qū)，陰離子移向負極區(qū)。觀察下面兩個原電池裝置?；卮鹣铝袉栴}：(1)斷開甲、乙兩裝置中的K1與K2，電流表及鋅片有何現(xiàn)象？若閉合K1和K2，又如何？(2)閉合甲、乙兩裝置中的K1和K2，兩裝置中鋅片和銅片上電極反應如何寫？發(fā)生的反應類型？是原電池的什么極？(3)乙裝置中電子流向如何？鹽橋中的陽離子移向什么極？(4)乙裝置相對于甲裝置的優(yōu)點是什么？[提示]

(1)斷開時，甲、乙兩裝置中電流表指針均不發(fā)生偏轉，甲裝置中鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片無現(xiàn)象；閉合時，甲、乙兩裝置中電流表指針均發(fā)生偏轉，甲裝置中鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生、銅片上也有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片溶解無氣泡產(chǎn)生，銅片上有氣泡產(chǎn)生。(2)鋅片：Zn－2e－===Zn2+，氧化反應，負極。銅片：2H＋＋2e－===H2↑，還原反應，正極。(3)電子從鋅片流出，通過電流表，流入銅片；鹽橋中的陽離子移向銅片(正極)。(4)電流穩(wěn)定，工作效率高。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)原電池中電流的方向是負極→導線→正極。 (

)(2)原電池中負極發(fā)生的反應是還原反應。 (

)(3)在原電池中陰離子移向負極。

(

)(4)原電池的正極一定是化學性質(zhì)不活潑的金屬。 (

)(5)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動。

(

)(6)一般來說，帶有鹽橋的原電池比不帶鹽橋的原電池效率高。

(

)××√××√2．在圖中的8個裝置中，屬于原電池的是(

)A．①②③⑤⑧B．③④⑥⑦C．④⑥⑦D．③⑤⑦√D

[①⑥⑧未構成閉合回路；②中兩極材料活動性相同；④中酒精是非電解質(zhì)；所以①②④⑥⑧均不構成原電池，③⑤⑦可構成原電池，D正確。]3．如圖所示是某同學設計的原電池裝置，下列敘述正確的是(

)√A．氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應B．電極Ⅱ上發(fā)生還原反應，作原電池的正極C．該原電池的總反應式為2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+D．鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊脂，原電池工作時K＋向負極區(qū)移動C

[A項，該原電池反應中氧化反應和還原反應在兩個不同的燒杯中進行，因此氧化劑和還原劑不必直接接觸，錯誤；B項，電極Ⅱ為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Cu－2e－===Cu2+，錯誤；D項，正極反應式為2Fe3+＋2e－===2Fe2+，正電荷減少，K＋移向正極區(qū)補充正電荷，錯誤。]題后歸納1．原電池的工作原理簡圖注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。②若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過陽離子交換膜移向正極。③電子、離子移動方向應注意：電子不下“水”，離子不上“岸”。2．原電池正、負極的一般判斷知識點二原電池工作原理的應用1．加快化學反應速率(1)原理：在形成的原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發(fā)生，溶液中的離子運動時相互干擾減小，電解質(zhì)溶液中離子的運動更快，使化學反應速率加快。(2)舉例：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應生成Cu，從而形成微小Zn-Cu原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬的活動性強弱原理：一般來說，負極金屬的活動性強于正極金屬。根據(jù)現(xiàn)象判斷出原電池的正、負極，金屬的活動性：負極強于正極。

自發(fā)的氧化還原

④畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分某興趣小組為探究構成原電池的條件，將A、B、C、D四種金屬按表中的裝置圖進行實驗。裝置甲乙丙現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生回答下列問題：(1)甲、乙、丙中A、B、C、D四種金屬對應電極名稱是什么極？活潑性順序如何？(2)用乙裝置設計反應：Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，B、C的電極材料是什么？(3)設計含鹽橋的裝置實驗Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，畫出裝置圖(注明電解質(zhì)溶液、電極材料和電極名稱)。[提示]

(1)甲：A為負極，B為正極；乙：B為負極，C為正極；丙：D為負極，A為正極；活潑性順序：D＞A＞B＞C。(2)B為Fe，C為Cu或C等。(3)1．取3.25g鋅與100mL1mol·L-1的稀硫酸反應，為了增大反應速率而不改變H2的產(chǎn)量，可采取的措施是(

)A．滴加幾滴濃鹽酸 B．滴加幾滴濃硝酸C．滴加幾滴硫酸銅溶液 D．加入少量鋅?！?/p>

2．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分現(xiàn)象a極質(zhì)量減小；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(

)A．a(chǎn)＞b＞c＞d

B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞cC

[由第一個裝置a極溶解，可知a極是負極，金屬活動性：a＞b；對于第二個裝置，沒有構成原電池，依據(jù)還原性規(guī)律知，金屬活動性：b＞c；由第三個裝置的現(xiàn)象可知，d極為負極，金屬活動性：d＞c；由第四個裝置中電流從a→d，可知電子從d→a，金屬活動性：d＞a。]√

B

[由電池反應Fe＋2Fe3+===3Fe2+可知，F(xiàn)e為負極，F(xiàn)e3+在正極上反應，則電解質(zhì)溶液應為可溶性鐵鹽。]√知識點三原電池電極反應式的書寫1．書寫遵循的原則原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應，因此電極反應式的書寫要遵循質(zhì)量守恒定律、得失電子守恒及電荷守恒。弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫成化學式，其余的以離子形式表示。正極反應產(chǎn)物、負極反應產(chǎn)物根據(jù)題意或化學方程式確定，同時注意電解質(zhì)溶液的成分對電極產(chǎn)物的影響。

3．根據(jù)給出的電池總反應式，寫電極反應式(1)一般書寫步驟為①列物質(zhì)，標得失。②選離子，配電荷。③配個數(shù)，巧用水。④兩式加，驗總式。(2)如以2H2＋O2===2H2O為例，當電解質(zhì)溶液為KOH溶液時的電極反應式的書寫步驟：①負極反應式的書寫：根據(jù)總反應式，列出總式兩邊化合價升高的物質(zhì)為H2，轉移電子為4e－，即得2H2－4e－===4H＋。②根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，用OH－配平，使兩邊電荷總數(shù)相等、元素守恒，即得2H2＋4OH－－4e－===4H2O。③正極反應式的書寫如下：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。將正、負極反應式相加得到總反應式。某興趣小組為了提高電池的效率設計了如圖所示的原電池，請回答下列問題：(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，寫出電極名稱及對應的電極反應式：Al片(

)_______________________________________________，Cu片(

)_______________________________________________。(2)若X是濃硝酸，Y是NaCl溶液，寫出電極名稱及對應的電極反應式：Al片(

)________________________________________________，Cu片(

)________________________________________________。負極2Al－6e－===2Al3+

正極6H＋＋6e－===3H2↑

正極

負極Cu－2e－===Cu2+

題后歸納

帶鹽橋的原電池裝置中，負極半電池：還原性強的材料作負極，失去電子被氧化；正極半電池：電解質(zhì)溶液中氧化性強的離子在正極得到電子被還原，其中鹽橋不能用導線代替。隨堂評估·知能落實

√243題號1D

[A.CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應，不能構成原電池；B.Cl－向正極移動，Ag＋會和KCl中的Cl－發(fā)生反應：Ag＋＋Cl―===AgCl↓，不可以用裝有含KCl飽和溶液的瓊脂；C.鐵和濃硝酸發(fā)生鈍化反應，實際作為原電池的氧化還原反應為銅與濃硝酸的反應，銅作負極。]243題號12．常溫下，傳感器測得某土豆汁液的pH≈6.85，利用這種土豆制作電池(兩根鐵棒、兩根銅棒)，裝置原理圖如圖所示。下列說法正確的是(

)23題號14A．導線c應該換為鹽橋，否則不構成閉合回路B．a(chǎn)為Fe棒、b為Cu棒C．電池正極反應式：2H＋＋2e－===H2↑D．電流由電子表的n極流入√C

[A.鹽橋用于將同一電池兩極的電解質(zhì)溶液連接起來形成閉合回路，由題圖可知，右側土豆中銅棒和鐵棒插在同一電解質(zhì)溶液中，因此導線c不需要換為鹽橋，A錯誤；B.由題圖可知，a應為Cu棒、b為Fe棒，則相當于左右兩個土豆電池串聯(lián)起來，B錯誤；C.在右側土豆電池中，鐵棒作負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2+，銅棒作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，C正確；D.在右側土豆電池中，鐵棒作負極，電子從電子表的n極流入，則電流從n極流出，D錯誤。]23題號1423題號413．鋅銅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是(

)A．在外電路中，電流從Zn極流向Cu極B．鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液C．電池的正極反應為2H＋＋2e－===H2↑D．電池中產(chǎn)生的電子會在鹽橋中移動√23題號41B

[A.鋅的活潑性大于銅，鋅是負極、銅是正極，在外電路中，電流從Cu極流向Zn極，故A錯誤；B.鋅是負極、銅是正極，鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液，故B正確；C.鋅是負極、銅是正極，電池的正極反應為Cu2+＋2e－===Cu，故C錯誤；D.鹽橋中的離子發(fā)生定向移動，故D錯誤。]4．控制適合的條件，將反應2Fe3+＋2I－??2Fe2+＋I2設計成如圖所示的原電池，請回答下列問題：243題號1(1)反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為