【公开课】原电池的工作原理++课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第1课时原电池的工作原理第一节原电池第四章化学反应与电能思考1：伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两种不同材料的电极，青蛙腿就像触电似的痉挛起来。你知道其中的奥妙吗？思考2张奶奶自从镶了两颗假牙（一颗金牙、一颗钢牙）后，经常头痛失眠，这是为什么？蛙腿痉挛和镶假牙，这两种现象都是由电流引起的，那么这里的电流是如何产生的？在氧化还原反应中:(1)氧化剂 电子元素化合价 被 发生 反应。(1)还原剂 电子元素化合价 被 发生 反应。(3)氧化剂、还原剂之间转移电子数目 。知识铺垫知识铺垫知识铺垫知识铺垫Zn+2HCl=ZnCl2+H2化合价升高化合价升高 失失2e-2e-化合价降低化合价降低2e-2e-发生还原反应发生还原反应发生氧化反应发生氧化反应0+1+20得到降低还原还原失去升高氧化氧化相等“升失氧，降得还”（1）概念：将 转化为 的装置。（2）实质：利用能自发进行的 反应把化学能转化为电能。一、原电池原理1.原电池的概念和实质化学能电能氧化还原【例】下列所示装置是否能构成原电池【例】下列所示装置是否能构成原电池将化学能转化为电能将化学能转化为电能？请说明理由。？请说明理由。2.构成原电池条件“两极一液一线一反应”理论上自发的反应均可构成原电池。两极有电势差两个电极，相对较活泼作；溶液或熔融的；形成闭合回路。活动性不同电解质氧化还原电解质负极3.原电池的工作原理负极氧化反应Zn2e=Zn2正极还原反应Cu2+2e=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu思考：电子流向、电流方向、离子流向负极正极Ie-电子流向：电流方向：离子移动方向：负极正极正极负极外电路（导线）阳离子正极阴离子负极内电路（溶液）“电子不下水，离子不上岸”3.原电池的工作原理这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流硫酸铜+e ee ee ee eZnZn2 2+Cu2e ee eSO42Cu2内电路：内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。外电路：外电路：电子由负极经导线流向正极（1 1）单液原电池工作原理）单液原电池工作原理【练1】某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.Cu【练2】下列叙述中，正确的是()原电池是把化学能转变成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现碳棒能用来做原电池的正极反应Cu2Ag=Cu22Ag可以设计成原电池ABCDBB【单液的铜锌原电池数字实验探究结果】实验现象：电流表指针偏转。锌片和铜片上均有红色固体生成。溶液溶液温度升高。温度升高。一段时间后，电流会逐渐减小。？单液的铜锌原电池单液原电池的缺点：锌与锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，溶液直接接触，发生置换反应，导致部分导致部分化学能化学能转为转为热能，造成能量损耗热能，造成能量损耗。工作时，锌片上也有铜析出，原电池的工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电动势很快降低，电压不稳定电压不稳定 怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？改进方法：改进方法：将锌与硫酸铜溶液分开，形成双液原电池改进改进CuSO4溶液ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液盐桥能量转化率提高，持续时间更长能量转化率提高，持续时间更长能量转化率提高，持续时间更长能量转化率提高，持续时间更长能量转化率低，持续时间短能量转化率低，持续时间短能量转化率低，持续时间短能量转化率低，持续时间短盐桥盐桥中装有饱和KCl溶液和琼脂做成的胶冻;琼脂的作用：防止管中溶液流出;K+和Cl-能在胶冻内自由移动，。双液原电池：双液原电池：盐桥的作用：（离子交换膜代替）盐桥的作用：（离子交换膜代替）a.a.沟通内电路沟通内电路,形成闭合回路；形成闭合回路；b.b.平平衡衡电电荷荷，使使溶溶液液保保持持电电中中性性，使使电流持续传导。电流持续传导。锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池锌铜原电池（盐桥）ZnSOZnSO4 4溶液溶液溶液溶液CuZnCuSOCuSO4 4溶液溶液溶液溶液盐桥盐桥能产生持续、稳定的电流锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池电极反应：负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Cu2+2e-=CuZn2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+Cu锌铜原电池（盐桥）ZnSOZnSO4 4溶液溶液溶液溶液CuZnCuSOCuSO4 4溶液溶液溶液溶液盐桥盐桥（2）双液原电池工作原理现象：Zn片逐渐溶解，Cu片上析出红色物质，质量增加；指针偏转；溶液温度不变。SO42Zn2+eeSO42Cu2+K+盐桥盐桥工作示意图工作示意图CuZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl电子流向：Zn(负)Cu(正)盐桥中离子流向：K+正，Cl-负阴离子负极液正极液盐桥阳离子阳离子阳离子电流电流氧化反应还原反应CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu负极正极 外电路ZnZnCuCu失失e e-，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生内电路分为两个半电池进行思维模型电子不下水 离子不上岸正极得电子数目=负极失电子数目原电池双液电池单液电池电极反应电极材料电子导体双液原电池解决了电池自损耗的问题，能产生持续、稳定的电流。正极：铜片;负极：锌片正极：铜片;负极：锌片导线导线锌铜原电池总反应：总反应：CuCu2+2+Zn+Zn Cu+ZnCu+Zn2+2+电流较大，衰减快，转化效率低电流较小，电流稳定，转化效率高1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过3、质 子 交 换 膜：只允许H+通过2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过改进?增大电流呢？缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？双液原电池电流弱的原因？1.离子运动的距离长2.离子运动的通道窄3.离子容量小【练3】用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同ABCDC【练4】如图是某同学设计的原电池装置：(1)电极上发生_(填反应类型)，作_(填电极名称)。深度思考(2)电极的电极反应式为_。(3)该原电池的总反应式为_。(4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_。还原反应原电池的正极Cu2e=Cu22Fe3Cu=Cu22Fe2形成闭合回路、平衡电荷(答案合理即可)4.判断原电池正负极方法（重要重要）判断依据判断依据正极正极负极负极电极材料电极材料电子流向电子流向电极反应电极反应电极现象电极现象溶液中离溶液中离子流向子流向不活泼金属或非金属导体不活泼金属或非金属导体 活泼金属活泼金属 电子流入电子流入 电子流出电子流出 还原反应还原反应 氧化反应氧化反应 电极增重或产生气体电极增重或产生气体 电极减轻电极减轻 阳离子流向正极阳离子流向正极阴离子流向负极阴离子流向负极【练5】如图所示，下列对于该原电池的叙述正确的是（）A.铜是负极，铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减小C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原D D解析由图可知，Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极；溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2；电子流向与电流方向相反。1234【练6】下列原电池装置正、负极分别是谁？(1)比较金属的活动性强弱：负极一般是活动性 的金属。（电解质选择）(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。(4)设计原电池（学法P131）首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。较强正极5.原电池原理的应用如：制氢气加入少量硫酸铜溶液如：船体镶锌块【练7】10mL浓度为1molL1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）A.加入适量的3molL1的硫酸溶液B.加入适量的蒸馏水C.加入数滴硫酸铜溶液D.加入适量的硫酸钠溶液【练8】将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是()CCA【练9】M、N、P、E四种金属，已知：M+N2+=N+M2+；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2+2e-=E，N-2e-=N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是（）A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、NA A【练10】利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方框内画出实验装置图,并注明电极材料,写出电极反应式。正极材料为,电极反应式为;负极材料为,电极反应式为。Pt(或石墨等)Zn-2e-=Zn2+2Fe3+2e-=2Fe2+Zn知识总结1.下列有关电化学知识的描述正确的是（）ACaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C原电池的两极一定是活动性不同的两种金属D理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池D2.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡C3.下列电极反应式正确的是（）A以惰性材料为电极，KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池，负极反应式为H2-2e-=2H+B铜、锌在稀硫酸溶液中构成原电池，正极反应式为2H+2e-=H2C以铜为电极将2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计成原电池，正极反应式为Cu-2e-=Cu2+D以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极反应式为Al-3e-=Al3+B4.某学习小组的同学查阅相关资料知，氧化性：Cr2O72-Fe3，设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A甲烧杯的溶液中发生还原反应B外电路的电流方向是从b到aC电池工作时，盐桥中的SO42-移向乙烧杯D乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr37H2O6e=Cr2O72-14HB5.根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。（1）将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池：正极反应式是；负极反应式是；原电池总反应的离子方程式是。（2）有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。在此形成的原电池中：负极反应式是；正极反应式是；总反应方程式是。