【课件】原电池的工作原理 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第一节 原电池第1课时 原电池的工作原理1.单液原电池的构成及电极反应2.双液原电池的构成及电极反应3.原电池的构成及电极反应4.原电池反应的应用学 习目 标化学与生活知识回顾2H+2e-=H2（还原反应）Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2正极：负极：总反应：将化学能转化为电能的装置称为原电池稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸Ae-e-e-e-eeCuCuZnZnHH+HH+HH2 2ZnZn2+2+思考与讨论2.电流为什么会衰减？1.本实验的现象是什么？现象原因Zn与Cu2+直接接触发生反应转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减，锌与CuSO4溶液的接触面积减少Zn与附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减锌片表面附着红色固体电流逐渐衰减3.如何改进？将锌与硫酸铜溶液分开2.电流为什么会衰减？1.本实验的现象是什么？思考与讨论CuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液A盐桥：通常是装有含琼胶的KCl饱和溶液。盐桥中的K、Cl可以自由移动，琼胶可以防止KCl溶液直接流出来双液原电池正极：Cu电极反应：Cu22e=Cu电子流入，电流流出还原反应阳离子移向负极：Zn电极反应：Zn2e=Zn2电子流出，电流流入氧化反应阴离子移向eeeClK盐桥的作用(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触(离子通路）(2)平衡电荷(离子库，可以源源不断的供给需要的离子)CuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液Ae双液原电池双液电池单液电池ZnSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液ZnZnCuCu盐桥原电池的工作原理离子导体电极材料电极反应电子导体还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应内电路，实现离子定向迁移进行电子转移的场所外电路，实现电子定向转移一、原电池的构成要素自发的氧化还原反应金属和金属(或非金属)电解质溶液金属(形成闭合回路)原电池的工作原理1.半电池正极半电池2.构成二、双液原电池原电池由两个半电池组成；半电池中的反应就是半反应，即电极反应；半电池又叫电极负极半电池如：Zn2+/Zn如：Cu2+/Cu由金属电极和相应的金属阳离子电解质溶液组成由发生还原反应的离子(可溶性)电解质溶液组成半电池eCuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液A+电流计电流计原电池的工作原理1.原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？2.原电池中的两个半电池一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。思考与讨论1.依据反应Zn2Fe3=Zn22Fe2，设计原电池：(1)在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(2)写出电极反应负极：_电极反应：_正极：_电极反应：_2Fe3+2e-=2Fe2+Zn-2e-=Zn2+ZnPt/C学 习反 馈2.依据反应设计成原电池，下面哪位同学设计的好？2Fe3+2I-=2Fe2+I2(1)氧化反应：(2)还原反应：同学甲石墨石墨2I-2e-=I22Fe3+2e-=2Fe2+石墨石墨(1)氧化反应：(2)还原反应：2I-2e-=I22Fe3+2e-=2Fe2+同学乙学 习反 馈电解质溶液中三、原电池设计1.外电路2.内电路负极正极导线e还原性强的物质较稳定的金属或能导电的非金属阴离子移向负极，阳离子移向正极原电池的工作原理1.加快氧化还原反应的速率例如，在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快四、原电池反应的应用原电池的工作原理注意注意：对于：对于“MgNaOH(aq)Al”原电池负极为原电池负极为Al对于对于“Cu浓浓硝酸硝酸Al(Fe)”原电池负极为原电池负极为Cu判 断方 法一般负极金属比正极金属活泼一般负极质量减少一般正极有气体生成，电极质量不断增加或不变2.判断金属活动性的强弱原电池的工作原理1.加快氧化还原反应的速率四、原电池反应的应用3.设计原电池(2)选择两极材料(3)选择电解质溶液(4)盐桥(1)明确两极反应Cu与硝酸银溶液反应原电池的工作原理2.判断金属活动性的强弱1.加快氧化还原反应的速率四、原电池反应的应用学 习反 馈CA电极上发生还原反应，作原电池的正极B电极的电极反应式：Cu22e=CuC该原电池的总反应：2Fe3Cu=Cu22Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子4.如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()AC学 习反 馈FeClFeCl3 3溶液溶液溶液溶液电电极极极极(Pt)(Pt)CuClCuCl2 2溶液溶液溶液溶液盐桥盐桥G电电极极极极(Cu)(Cu)5.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al片，此时正极的电极反应式是：_学 习反 馈图1测量电流装置浓HNO3Cu片Al片0t/sI/At1图2化学方程式是一种重要的化学语言。因研究的需要，有多种表示化学反应的形式，如离子方程式、热化学方程式、反应历程表达式、电极反应式、有机反应式等。表达化学反应时，一方面，既要符合化学反应的事实（如组成、结构的变化），也要符合质量守恒定律，有时还要考虑能量守恒（如根据热化学方程式计算反应热）。另一方面，必须反映化学反应中各种粒子及其有关量的变化与守恒。例如，离子方程式中有关离子电荷的守恒，氧化还原反应、电极反应式中电子的转移与守恒。在学习化学方程式时，不用忽视其中蕴含的变化与守恒观念。化学方程式中的变化与守恒化学方程式中的变化与守恒方法导引1.下列叙述正确的是()A反应AlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O可以设计成原电池BZn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化DZnCu原电池工作过程中，溶液中H向负极作定向移动BA项，属非氧化还原反应，不能用于设计原电池，A错误；B项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中形成原电池，加快产生H2的速率，B正确；C项，构成原电池，负极Fe2e=Fe2，正极2H2e=H2，C错误；D项，H向原电池的正极作定向移动，D错误。课堂检测2.X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极；Z2H2O(冷水)=Z(OH)2H2；水溶液中，XY2=X2Y。则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为()AZXYMNBZYXMNCZXYNMDXYMNZA课堂检测3.将等质量的A、B两份锌粉装入试管中，分别加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。下图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是()D滴加CuSO4溶液后：ZnCuSO4=CuZnSO4，置换出的Cu附着在Zn表面构成原电池，可以加快产生H2的速率，A的斜率要大于B的斜率，B错误；A中部分Zn与CuSO4反应，则与稀硫酸反应的Zn比B中小，产生的H2体积比B中小，A和C错误。ABA0V/Lt/mint/mint/mint/minV/LV/LV/LBCD000BABBAA课堂检测4.某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。(1)实验原理：Fe2H=Fe2H2(2)实验用品：电极(_、_)、稀硫酸、_、_、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。(3)实验装置如图：按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为_，在耳机中又由_转化为声音这种能量；电能铁钉铜钉烧杯导线电能耳机耳机耳机耳机稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4课堂检测还原如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的_极，电极反应式为_，发生了_反应；铜钉应该接电流表的_极，电极反应式为_，发生了_反应。氧化负Fe2e=Fe2正2H2e=H2课堂检测4.某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。(1)实验原理：Fe2H=Fe2H2(2)实验用品：电极(_、_)、稀硫酸、_、_、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。(3)实验装置如图：铁钉铜钉烧杯导线耳机耳机耳机耳机稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4自发的氧化还原反应闭合回路离子导体电极材料电极反应电子导体还原反应氧化反应原电池工作原理学习小结本节内容结束