原電池的工作原理高二化學(xué)上學(xué)期課件（人教版2019選擇性必修1）

第一節(jié)原電池第一課時(shí)原電池的工作原理第四章化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)習(xí)目標(biāo)通過原電池實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識電極反應(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)簡單的原電池。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)、電流方向或離子的移動方向判斷原電池的正極和負(fù)極。知識回顧：判斷下列裝置哪些屬于原電池？為什么？H2SO4ZnZn（1）石墨石墨H2SO4（2）H2SO4Zn石墨（3）ZnCuH2SO4（4）CuSO4ZnCu（5）C2H5OHZnCu（6）ZnCuZnSO4CuSO4（7）√√√一、原電池——將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置1、原電池的形成條件：負(fù)極正極外電路內(nèi)電路①必須有自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)③必須兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶液中或熔融的電解質(zhì)中；④必須兩個(gè)電極必須相連并形成閉合回路。②必須有兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料作電極；兩種活潑不同的金屬。一種金屬與一種非金屬（如石墨）。兩電極都是其它材料。電極材料兩極一液成回路，氧化還原是中心2、單液原電池的工作原理：負(fù)極Zn-2e-=Zn2+還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動2H++2e-=H2↑流入銅極正極氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)電流方向Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

注意：電子不下水離子不上岸正正負(fù)負(fù)課堂練習(xí)1、某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是（）A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：

Cu2++2e?=CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，SO42-向銅電極移動DZnCuZnSO4CuSO4

3、雙液原電池：思考與交流：右圖不能形成原電池的原因？怎么解決？【實(shí)驗(yàn)4-1】雙液銅鋅原電池H2SO4溶液ZnACuZnSO4溶液電極方程式：正極負(fù)極總反應(yīng)方程式：【實(shí)驗(yàn)4-1】雙液銅鋅原電池現(xiàn)象及其原因：①無鹽橋存在時(shí)電流表指針不偏移②有鹽橋存在時(shí)電流表指針偏移，并保持穩(wěn)定電路斷開，沒有形成閉合回路形成閉合回路，產(chǎn)生電流。鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅溶解和銅的析出過程得以持續(xù)進(jìn)行，在外電路形成持續(xù)穩(wěn)定的電流Zn+Cu2＋

=Cu+Zn2＋Cu2＋+2e-

=CuZn-2e-=Zn2＋③鋅片質(zhì)量減少，銅片質(zhì)量增加。雙液原電池中的橋梁———鹽橋鹽橋中一般裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍。1、結(jié)構(gòu)：3、作用2、特點(diǎn)：a.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動b.瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。c.離子只出不進(jìn)。b.溝通電路：傳導(dǎo)離子，使之成為閉合回路a.平衡電荷：使連接的兩溶液保持電中性鹽橋Zn片（負(fù)極）Cu片（正極）電流表ZnSO4CuSO4

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－負(fù)極：Zn電極反應(yīng)：Zn－

2e－＝Zn2＋電子流出，電流流入氧化反應(yīng)陰離子移向正極：Cu電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－＝Cu電流流出，電子流入還原反應(yīng)陽離子移向4、雙液原電池的工作原理課堂練習(xí)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．①②B．②③

C．②④D．③④AgCuCu(NO3)2溶液AgNO3溶液鹽橋C5、分析單雙液原電池的比較雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定且持續(xù)時(shí)間比單液的長缺點(diǎn)：內(nèi)部電路電阻大，產(chǎn)生電流太小，工作效率較低分析：如何增大電流？6、原電池的改進(jìn)硫酸銅CuZnAABCuAZnSO4溶液CuSO4溶液C

常見的隔膜：1、陽離子交換膜

2、陰離子交換膜

3、質(zhì)子交換膜只允許陽離子通過只允許陰離子通過只允許H+通過鹽水“濾紙”式改進(jìn)透析袋式改進(jìn)容器上的“藕斷絲連”式改進(jìn)多孔陶瓷“膜”式改進(jìn)原電池各種形式的離子導(dǎo)體課堂練習(xí)3、鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。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.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡C二、原電池

工作原理的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)的速率如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。課堂練習(xí)4、選擇合適的圖像填空：(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是_________。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是___________。AB2．比較金屬活動性強(qiáng)弱課堂練習(xí)5、a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。a、b相連時(shí)，電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b；c、d相連時(shí)，電子由d到c；a、c相連時(shí)，a極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，H+移向d極。則四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)A.a>b>c>d B.a>c>d>b C.c>a>b>d

D.b>d>c>aD小結(jié)：原電池中正、負(fù)極的判斷注意原電池的正負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成思維定式——活潑金屬一定是負(fù)極。如Al、Mg和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極，Mg為正極。判斷原電池的正、負(fù)極需抓住閉合回路和氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分析，如圖：3．設(shè)計(jì)原電池裝置設(shè)計(jì)原電池的一般思路負(fù)極正極電極材料課堂練習(xí)6、能量之間可以相互轉(zhuǎn)化：原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。①完成原電池甲的裝置示意圖并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。②銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極_____________________________。③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是____，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。有紅色固體生成，電極被腐蝕甲電池乙的負(fù)極與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；電池甲的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小。課堂練習(xí)7、、寫出下列原電池中的電極反應(yīng)和總反應(yīng)①Cu︱FeCl3溶液︱Pt②Zn︱AgNO3溶液︱Cu負(fù)極：Cu—2e-=Cu2+正極：Fe3++e-=Fe2+負(fù)極：Zn—2e-=Zn2+正極：Ag++e-=Ag③Al︱NaOH溶液︱Mg④Al︱濃硝酸︱Cu負(fù)極：Al—3e-+4OH-=AlO2-+2H2O正極：2e-+2H2O=H2↑+2OH―負(fù)極：Cu—2e-=Cu2+正極:2H++NO3-+e-=H2O+NO2↑總反應(yīng)：

2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑總反應(yīng)：

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑總反應(yīng)：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+總反應(yīng)：Zn+2Ag+=Zn2++2Ag三、電極反應(yīng)式的書寫的一般步驟課堂小結(jié)一、雙液原電池的工作原理二、原電池工作原理的應(yīng)用1、加快氧化還原反應(yīng)的速率2．比較金屬活動性強(qiáng)弱3．設(shè)計(jì)原電池裝置三、電極方程式的書寫1、銅鋅原電池（如圖）工作時(shí)，下列敘述正確的是（）（雙選)A.正極反應(yīng)為：Zn-2e-=Zn2+

B.電池反應(yīng)為：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.在外電路中，電子從負(fù)極流向正極

D.鹽橋中的K+

移向ZnSO4

溶液

BC課堂達(dá)標(biāo)2.控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)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(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C.電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)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(fù)極3．100mL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

4、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＋。則這種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是(

)A．P＞M＞N＞E

B