4.1.1原电池的工作原理课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节

原电池第一课时

原电池的工作原理第四章化学反应与电能【考纲要求】认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解原电池的工作原理，能设计简单的原电池。你看过传说中的“水果电池”吗？电池在日常生活中的应用随处可见视频：水果电池1.原电池的电极：电子流出的电极叫“负极”电子流入的电极叫“正极”2.电极反应式：负极：Zn－2e－=Zn2＋

氧化反应正极：2H＋＋2e－=H2↑还原反应电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑3.电子流向：负极→导线→正极4.电流方向：与电子流向相反5.离子移向：阳离子→正极阴离子→负极【知识回顾】必修二稀H2SO41.自发的氧化还原反应（一反应，这是前提）2.两种活泼性不同的电极（两极）3.电解质溶液（或熔融电解质）（一液）4.形成闭合回路（一回路）原电池构成条件口诀：两极一液一回路一反应，

阳正阴负，负失正得【知识回顾】必修二原电池正、负极的判断要想使氧化还原反应释放的能量直接转变为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移，在一定条件下形成电流。为了使用方便，还需要把可产生的电能以化学能的形式储存起来。化学电源就是这样的一种装置。这种装置可以将氧化还原反应体系的能量储存起来，类似于水库的蓄存水能。设计原电池的理论基础资料卡片知识导航一．原电池原理

(以锌铜原电池为例)1．概念和实质(1)概念：将化学能转化为电能的装置。(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应把化学能转化为电能。工作原理（反应方程式）负极（Zn）

正极（Cu）

总反应离子方程式：

。电子移动方向由

极经导线流向

极（电流方向相反）。离子移动方向阳离子向

极移动，阴离子向

极移动。Zn-2e-

===Zn2+

2H++2e-

===H2↑

Zn+2H+===Zn2++H2↑负

正正

负

一．原电池原理单液电池：锌—铜—稀硫酸

原电池存在的问题：这种原电池中，氧化反应和还原反应并没有完全隔开，如锌与其接触的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减。2．单液电池(锌—铜—硫酸铜

原电池)Zn2+e－e－SO42－Cu2+CuZn负极正极Zn－

2e－＝Zn2＋电子流出,电流流入发生氧化反应阴离子移向负极

Cu2＋＋2e－＝Cu电流流出,电子流入发生还原反应阳离子移向正极3．实验4-1：双液电池将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接盐桥：装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可以在其中自由移动。视频：锌铜双液电池4．双液电池的工作原理

SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+K+Cl－Cl－K+K+Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－K+负极正极Zn－

2e－＝Zn2＋电子流出,电流流入发生氧化反应阴离子移向负极

Cu2＋＋2e－＝Cu电流流出,电子流入发生还原反应阳离子移向正极盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区回顾．单液电池的工作原理Zn2+e－e－SO42－Cu2+CuZn负极正极Zn－

2e－＝Zn2＋电子流出,电流流入发生氧化反应阴离子移向负极

Cu2＋＋2e－＝Cu电流流出,电子流入发生还原反应阳离子移向正极3．盐桥的作用：(1)连接两个电解质溶液，形成闭合回路。(2)通过盐桥中离子的定向移动，平衡电荷，使连接的两溶液保持电中性。(3)将两个半电池完全隔开，避免电极与电解质溶液直接反应，减少副反应。(4)消除液接电位***，避免了阴阳离子相向运动摩擦、吸引排斥产生的热效应，让电流更多更稳定，提高原电池的工作效率。【典例1】有关如图所示原电池(盐桥中吸附有KNO3饱和溶液)的叙述不正确的是()A．盐桥中的K＋向Cu片移动B．电子沿导线由Cu片流向Ag片C．正极的电极反应是Ag＋＋e－==AgD．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应【答案】A二．原电池的应用1．加快氧化还原反应的速率构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液，Zn表面会生成少量的Cu，从而形成无数个Cu－Zn-H2SO4微型原电池，加快产生H2的速率。2．比较金属活动性强弱例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。则：金属___是负极，金属___是正极；金属活动性：______。aba＞b3.金属的防护——牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法，又称牺牲阳极保护法。从原电池的角度看，其本质上是牺牲负极，保护正极。通常是将还原性较强的金属与被保护金属相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极，发生氧化反应被消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。4．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。举个例子将2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+设计成原电池。(a)外电路负极：化合价升高的物质正极：活泼性弱的物质，一般选碳棒(b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。如：2FeCl3＋Cu

===2FeCl2＋CuCl2【典例2】设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________________________________。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：_________________②正极：_________________。（3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：2Fe3＋＋Cu

===

2Fe2＋＋Cu2＋Cu-2e-

===

Cu2＋2Fe3＋＋2e-

===

2Fe2＋知识点都掌握了吗？来做几道题检测下~效果检测1．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【答案】D2．下列装置中，电流表指针会发生偏转的是A．

B．

C．

D．【答案】D3．下列关于原电池的叙述中正确的是()A．正极和负极必须是两种不同的金属B．原电池是把化学能转化成电能的装置C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5g锌溶解，正极就有0.1g氢气生成【答案】B4．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，外电路的电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）A．a>b>c>d B．a>c>d>b C．c>a>d>b D．b>d>c>a【答案】B5．NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示的装置对NO2进行回收利用，装置中a、b均为多孔石墨电极。下列说法错误的是A．a为电池的负极，发生氧化反应B．电子流向a电极→用电器→b电极→溶液→a电极C．一段时间后，a极附近HNO3浓度增大D．电池总反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3【答案】B【变2】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断错误的是A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极D题型一：原电池的工作原理【变3-1】高密度储能电池锌溴电池如图所示，放电时总反应为Zn+Br2=ZnBr2。下列说法错误的是A．放电时，电极M为正极B．放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+C．充电时，ZnBr2溶液的浓度增大D．充电时，每转移2mole-，理论上有1molZn2+通过离子交换膜从左向右扩散C题型二：带离子交换膜的原电池【例5】3.25g锌与100mL1mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒A题型三：原电池的应用【变6】设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：