原電池原理課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能

第一節(jié)原電池課時(shí)1原電池的原理

人教版選擇性必修1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過原電池實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)電極反應(yīng)，電極材料，離子導(dǎo)體，電子導(dǎo)體是電池構(gòu)成的四個(gè)基本要素，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。2.在分析鋅銅原電池的過程中，逐漸建立原電池的系統(tǒng)分析思路；能根據(jù)電極反應(yīng)電流方向或離子移動(dòng)方向判斷原電池的正極和負(fù)極。

原電池的工作原理；電極反應(yīng)的分析與表征重難點(diǎn)：思考與討論：復(fù)習(xí)導(dǎo)入回顧必修二所學(xué)原電池的知識(shí)，以鋅銅原電池為例，回答下列問題：(1)原電池的定義以及本質(zhì)？(2)原電池的構(gòu)成條件是什么？(3)闡述一下原電池的工作原理？（從電極反應(yīng)、電子流向、離子流向等

角度說明）(4)如何判斷原電池的正負(fù)極？1.定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，稱為原電池。2.本質(zhì)：3.構(gòu)成條件：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。（常為放熱反應(yīng)）一、原電池活潑性不同①一般為金屬與金屬、金屬與非金屬（石墨、碳棒）②一般較活潑的作負(fù)極，不活潑的作正極電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)閉合回路氧化還原（一般負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)）ABCDEFH練習(xí)1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？VXVVXXVCuSO4(1)原電池的電極：電子流出的電極叫負(fù)極；電子流入的電極叫正極(2)工作原理：

外電路：負(fù)極Zn失電子，電子沿導(dǎo)線流向正極,形成電流；

內(nèi)電路：H+移動(dòng)正極，在正極得電子轉(zhuǎn)化為H2,同時(shí)SO42-移向負(fù)極，陰陽離子定向移動(dòng)形成電流。

利用電流將內(nèi)外電路連接形成閉合回路，原電池工作。(3)電子流向：負(fù)極→導(dǎo)線→正極

電流方向：與電子流向相反

離子移向：陽離子→正極；陰離子→負(fù)極

4.原電池的工作原理：電子不下水，離子不上岸(3)電極反應(yīng)式

負(fù)極(氧化反應(yīng))：Zn－2e－=Zn2＋

正極(還原反應(yīng))：2H＋＋2e－=H2↑

電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑5.原電池的正負(fù)極判斷：電極材料一般活潑金屬氧化反應(yīng)一般質(zhì)量減少陰離子移向一般不活潑金屬或?qū)щ姺墙饘龠€原反應(yīng)電子流向（得）一般電極增重或有氣體產(chǎn)生陽離子移向負(fù)極正極電子流出（失）電極反應(yīng)電子流向電極現(xiàn)象離子移向注：電流由正極移向負(fù)極。正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)練習(xí)21．判斷正誤。(正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”)(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。(√)(2)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)。(×)(3)在Cu—Zn—H2SO4原電池中，1molZn完全反應(yīng)，流經(jīng)電解液的電子數(shù)為2NA。(×)(4)鐵銅原電池中，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋（

）(5)原電池工作時(shí)，溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)（

）××負(fù)極：電極材料失電子→發(fā)生氧化反應(yīng)一般表示為：M—ne-Mn+正極：電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子→發(fā)生還原反應(yīng)一般表示為：+xe-Nn+N(n-x)-6、原電池中電極反應(yīng)和總反應(yīng)的書寫（一般規(guī)律）：總反應(yīng)方程式=負(fù)電極材料與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)

=

負(fù)極反應(yīng)方程式+正極反應(yīng)方程式（正負(fù)極得失電子數(shù)目必須相同）注：一般寫離子反應(yīng)方程式；電極反應(yīng)和總反應(yīng)有時(shí)需要標(biāo)氣體符號(hào)練習(xí)3：寫出下列原電池的正、負(fù)極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)鎂—鋁—稀H2SO4

(2)鐵—石墨—氯化鐵(3)銅—石墨—硝酸銀

(4)鐵—銅—稀硝酸

4.判斷下列反應(yīng)中的負(fù)極,試寫出負(fù)極電極方程式

(1)Li＋MnO2＝LiMnO2

(2)鐵—銅—濃硝酸(3)鎂—鋁—?dú)溲趸c電極方程式書寫的技巧：列物質(zhì)、標(biāo)得失、選離子、平電荷、巧用水、仔細(xì)查；對(duì)原電池工作原理的進(jìn)一步探究：如下圖是原電池，如果用它做電源，不但效率較低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。是什么原因造成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？深入探究：1.氧化劑和還原劑直接接觸:在單液原電池中，氧化劑和還原劑直接接觸，導(dǎo)致電子的轉(zhuǎn)移不經(jīng)過外部電路，從而使得電流衰減較快。??2.負(fù)極鋅片周圍的溶液帶正電荷?：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，負(fù)極鋅片周圍的溶液帶正電荷，阻止鋅失去電子變成鋅離子進(jìn)入溶液，導(dǎo)致電流減小。??3.鋅片表面變得光滑?：在反應(yīng)過程中，鋅片表面逐漸變得光滑，難以吸附電子，這也是電流衰減的一個(gè)原因。4.在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通實(shí)驗(yàn)4-11.雙液-鹽橋原電池的優(yōu)點(diǎn)：

使原電池中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)近乎完全隔離,在不同區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)了電子的定向移動(dòng),使原電池能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流并有利于最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，即能量轉(zhuǎn)化率高，提供持續(xù)穩(wěn)定的電流。二、雙液-鹽橋原電池裝有飽和的KCl等溶液和瓊脂制成的瓊膠的U型管瓊膠的作用：防止管中溶液流出；K+和Cl-能在瓊膠內(nèi)自由移動(dòng)，離子只出不進(jìn)。鹽橋的作用：②溝通內(nèi)電路，形成閉合回路①平衡電荷，使溶液保持電中性③避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，使放電更持久。2.鹽橋鹽橋中離子流向：正向正，負(fù)向負(fù)Cu片Zn片導(dǎo)線CuSO4溶液ZnSO4溶液鹽橋電極材料電極反應(yīng)物電極材料電極反應(yīng)物離子導(dǎo)體離子導(dǎo)體離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體3.原電池中各部分的作用：原電池的組成：一個(gè)原電池由兩個(gè)半電池組成，一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)，一個(gè)發(fā)生還原反應(yīng)，兩個(gè)半電池用鹽橋連接，半電池又叫電極?？偨Y(jié)

名稱單液原電池雙液原電池隔膜原電池優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電流強(qiáng)1.電流容易衰減2.氧化劑與還原劑直接接觸，不工作也會(huì)發(fā)生反應(yīng)內(nèi)阻大，電流弱避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長(zhǎng)1.氧化劑與還原劑不直接接觸，壽命長(zhǎng)2.內(nèi)阻小，電流強(qiáng)已經(jīng)能夠?qū)嵱没⒃姵卦淼膽?yīng)用

根據(jù)構(gòu)成原電池的條件來設(shè)計(jì)原電池，先由電池反應(yīng)寫出電極反應(yīng)根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)原電池還原劑＋氧化劑===氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物負(fù)極：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物正極：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物在確定電極材料，再確定電解質(zhì)溶液，最后形成閉合回路，構(gòu)成原電池。

例

請(qǐng)將反應(yīng):Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)成原電池，負(fù)極材料、正極材料，以及電解質(zhì)溶液分別是什么？寫出電極反應(yīng)式，畫出原電池裝置圖（單液和雙液）。氧化反應(yīng)：Fe-2e-

=Fe2＋

故只能用鐵做負(fù)極還原反應(yīng)：Cu2＋+2e-

=Cu，故正極材料只需要活潑性比鐵弱即可，如：銅、銀、石墨等電解質(zhì)溶液：必須含有Cu2＋，為可溶性銅鹽。如:CuSO4溶液、CuCl2溶液FeFeCI2

練.根據(jù)方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池？(單液和雙液)

如在Zn與稀硫酸的反應(yīng)體系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置換出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸構(gòu)成原電池，可以加快產(chǎn)生H2的速率。加快氧化還原反應(yīng)速率三、原電池原理的應(yīng)用例2.用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，下列措施不能使反應(yīng)速率加快的是()

A．不用稀硫酸，改用98％濃硫酸

B．加熱C．滴加少量CuSO4溶液

D．不用鐵片，改用鐵粉【答案】A有例外：

Al/NaOH/Mg（Al作負(fù)極）Cu/HNO3（濃）

/Fe（Cu作負(fù)極）（注意：選擇合適電解質(zhì)）比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱

一般：負(fù)極>正極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是

()A.

a>b>c>d B.

b>c>d>a

C.

d>a>b>c D.a>b>d>c實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小,b極質(zhì)量增大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極練習(xí):有a、b、c、d四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:C小結(jié)１定義:（1）