【高中化学】原电池第一课时课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第四章化学反应与电能第一节 原电池 第一课时 原电池的工作原理学习目标1、以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理及形成条件。2、学会判断原电池的正、负极，掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写。3、认识带盐桥的原电池，理解盐桥的用途。知识回顾Cu2SO42Cu2Cu2SO42Cu2ZnZn2 2+SO42SO42Cu2Cu2e ee eA锌铜+e e-e e-CuSO4溶液总反应：ZnCu2+Zn2+Cu还原反应Cu2+2e=Cu氧化反应Zn 2e=Zn2 e e-e e-Cu一、原电池的形成条件及工作原理2、构成原电池的条件两极：一液：一线：一反应：一般为两种活泼性不同的金属（或一种金属与非金属导体，石墨）电解质溶液，或熔融电解质（酒精、蔗糖、酒精、蔗糖、CClCCl4 4不是电解质不是电解质）用导线相连（或直接接触）自发进行的氧化还原反应知识回顾一、原电池的工作原理及形成条件1、原电池的定义：将化学能转化为电能的装置Cu2+3 3、工作原理、工作原理电极负极正极定义:电子流出(失电子)的一极电极材料：较活泼金属定义:电极材料：电子流入(得电子)的一极较不活泼金属或碳棒电极反应负极:正极:电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应电极本身失电子，发生氧化反应电池反应：电子流动方向：负极 导线 正极阳离子移向正极阴离子移向负极溶液中离子移动方向：负极正极Zn 2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cu一、原电池的工作原理及形成条件Cu2+得失电子守恒后，两电极反应式相加ZnCu2+Zn2+Cu开始实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+铜Cu2+2e-=Cu电流表锌片腐蚀，不断溶解铜片上有红色物质析出电流表指针发生偏转一段时间实验现象锌片被红色物质覆盖电流表读数不断减小【数字实验探究单液原电池】新知探究新知探究【数字实验探究单液原电池】温度电流17.3 0.126A25 0.026A一、原电池的工作原理及形成条件开始电流强度较大，随后减弱。【思考】电流衰减的原因?不使用时，该原电池能否长期保存？如何改进呢？因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，所以最后无电流产生。不能，Zn会和CuSO4 直接反应存在缺陷！CuCuZnZnZnSOZnSO4 4溶液溶液溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液溶液溶液Zn2+SO42-A2、烧杯中加什么溶液？实验设计不与锌反应的溶液，一般加金属对应的盐溶液。SO42-Zn2+1、安培表指针会偏转吗？为什么？3、怎样构成闭合回路？新知探究盐桥盐桥中中通常装有含通常装有含KCl饱和饱和溶液溶液的的琼脂琼脂 K+和和Cl-在盐桥中能移动在盐桥中能移动实验设计新知探究半电池：包括电极材半电池：包括电极材料和电解质溶液，两料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过个隔离的半电池通过盐桥连接起来。盐桥连接起来。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新知探究Zn片Cu片ZnSO4CuSO4ClKKCl【思考3】盐桥中K+和Cl-的移动方向？【思考1】盐桥中有电子流过吗？不能，两溶液中SO42-浓度不变【思考2】两溶液中的离子能通过盐桥吗？K+向正极移动，Cl-向负极移动；没有,电子不下水，离子不上岸新知探究4、双液原电池一、原电池的工作原理及形成条件新知探究盐桥：通常是将浸泡了饱和KCl(KNO3)溶液的琼胶装在U型管中。特点：3、离子只出不进。1、盐桥中的K+、Cl-可以自由移动2、琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。作用：1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。2、平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）4、双液原电池一、原电池的工作原理及形成条件锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池电极反应：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+CuZnSOZnSO4 4溶液溶液溶液溶液CuZnCuSOCuSO4 4溶液溶液溶液溶液盐桥盐桥4、双液原电池一、原电池的工作原理及形成条件新知探究银半电池银半电池铜半电池铜半电池电极反应：负极：正极：总反应：Cu 2e-=Cu2+2Ag+2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2+2Ag AgNOAgNO3 3溶液溶液溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液溶液溶液CuAg盐桥盐桥新知演练【练习1】书写电极方程式及总方程式【练习2】请根据离子反应：Fe+Cu2+Fe2+Cu设计一个带盐桥的双液原电池。书写电极方程式。新知演练FeSOSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuFe盐桥盐桥总反应：Fe+Cu2+Fe2+Cu电极反应：负极：正极：Fe2e-=Fe2+Cu2+2e-=CuCuSO4 溶液溶液AFe双液原电池优点：1、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应，增加了原电池的使用寿命。2、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，电流持续稳定，提高了原电池的使用效率。A新知探究新知探究电流较大，衰减快，转化效率低电流较小，电流稳定，转化效率高【数字实验探究单、双液原电池】【思考】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)离子容量小改进?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？阳离子交换膜：只允许阳离子通过质 子 交 换 膜：只允许H+通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过新知探究5、膜电池一、原电池的工作原理及形成条件新知探究离子交换膜：离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。新知探究微电池【膜电池模型】ZnSO4CuSO4KCl溶液ZnCuDIS玻璃片（用双面胶粘贴铜片）玻璃片（用双面胶粘贴铜片）浸CuSO4aq滤纸浸ZnSO4aq滤纸铜片锌片隔膜课堂小结单液原电池单液原电池双液原电池双液原电池隔膜原电池隔膜原电池【练习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形管）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新知演练新知演练【练习4】下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（）A.b极是电池的正极 B.甲烧杯中K经盐桥流向乙烧杯C.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 D.电池的总反应离子方程式为：MnO45Fe28HMn25Fe34H2O石墨石墨甲乙盐桥abKMnO4、MnSO4、H2SO4溶液Fe2(SO4)3、FeSO4溶液D【练习5】一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是（）A右池中的银电极作负极B正极反应为Age=AgC总反应为AgCl=AgClD盐桥中的NO3-向右池方向移动C新知演练新知探究1、加快反应速率二、原电池的工作原理的应用原理：在形成的原电池中，氧化和还原反应分别在两极上发生反应，溶液中离子运动相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率更快。典例：在锌与稀硫酸制氢气的反应中，滴加几滴硫酸铜溶液可以加快制取氢气的速率。新知探究2、判断金属活泼性原理：在原电池中，金属活泼性负极一般强于正极。负极发生氧化反应电子流出溶解的一极金属性弱正极发生还原反应电子流入有气泡产生的一极质量增加的一极金属性强二、原电池的工作原理的应用电流流入质量减轻的一极电流流出新知探究【练习6】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：()Aa b c d Ba c d b Cc a b d Db d c a B B新知探究3、设计原电池（双液）Fe+Cu2+=Fe2+CuFe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu负极负极电极材料电极材料电解质溶液电解质溶液正极正极电极材料电极材料电解质溶液电解质溶液FeFeCuCu、C C、PtPt等等CuClCuCl2 2、CuSOCuSO4 4负极正极(1)拆分反应；(2)接着确定负、正极材料；(3)再确定电解质溶液；(4)最后画出装置。总结：二、原电池的工作原理的应用FeFeClCl2 2、FeFeSOSO4 4FeSOSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuFe盐桥盐桥【练习】步步高大本P118新知探究4、防止金属被腐蚀例：船体嵌入锌块、埋地钢管焊上镁条等！二、原电池的工作原理的应用牺牲阳极的阴极保护法新知探究1、电极判断负极发生氧化反应电子流出溶解的一极正极发生还原反应电子流入有气泡产生的一极质量增加的一极电流流入质量减轻的一极电流流出三、原电池电极反应式的书写活泼性较强的金属活泼性较弱的金属阴离子移向的一极阳离子移向的一极新知探究三、原电池电极反应式的书写2、书写电极方程式负极：正极：3、总方程式书写一般为负极材料失电子，发生氧化反应。一般为电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。正负极电极方程式得失电子守恒后相加即得总方程式。【练习】步步高大本P118