1.2.1 原电池的工作原理课件2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

第1课时原电池的工作原理专题1化学反应与能量变化

第二单元化学能与电能的转化学习目标1．认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。2．了解原电池的工作原理。3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。宏观辨识与微观探析：能根据原电池的构成条件辨识原电池装置，能分析原电池中能量转化及与物质性质的关系。证据推理与模型认知：能通过原电池认知模型理解原电池的工作原理，通过在复杂化学问题中应用模型解决问题加深对模型的认识。核心素养活动探究归纳总结1．原电池构成条件(1)电极材料：一般为活泼性不同的两种金属或金属与非金属单质(如石墨)。(2)离子导体：电解质溶液。(3)电子导体：金属导线。(4)电极反应：自发进行的氧化还原反应。一、原电池的工作原理2．原电池的工作原理(1)原理图示3．带盐桥的原电池装置中盐桥的作用盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使两电解质溶液均保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定地产生电流。(2)电极名称与反应类型正极→还原反应；负极→氧化反应。(3)电子流向：负极→正极。(4)电流方向：正极→负极。(5)离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。判断依据负极正极电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向阴离子移向的电极阳离子移向的电极电流方向电流流入极电流流出极两极发生的变化失电子，发生氧化反应得电子，发生还原反应反应现象电极溶解电极质量增加或有气泡产生4．原电池中正、负极的判断巩固练习BD活动探究提示：原电池的电极反应式为负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu。归纳总结二、原电池原理的应用1．加快化学反应的进行(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。(2)应用：实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成了原电池，加快了反应的进行。2．比较金属的活动性强弱(1)原理：一般在原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极。(2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上有气泡冒出，则金属活动性：A＞B。3．利用原电池原理设计原电池原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”。以反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例，原电池装置设计思路如下。第一步：将电池总反应拆成两个半反应，分别作原电池的负极和正极反应。电极反应式分别为负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu。第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。负极材料：失电子的物质(还原剂)作负极材料，即Fe。正极材料：比负极材料金属活动性弱的金属或非金属导体作正极材料，如Cu、Ag或C等。电解质溶液：含有氧化剂的物质作电解质，即CuSO4溶液，如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子。第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，如图：巩固练习C2．设计原电池Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。

负极：________，电极反应：______________________________________；正极：________，电极反应：______________________________________。【解析】分析元素化合价的变化可知，Cu为负极，比Cu活泼性差的金属或导电非金属(石墨等)作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。CuCu－2e－===Cu2＋C2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋活动探究2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑O2＋4e－＋4H＋===2H2O3H2－6e－＋6OH－===6H2OCu－2e－===Cu2＋归纳总结三、原电池电极反应式的书写及正误判断1．已知原电池的构成或装置图书写电极反应式(1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。(2)结合介质的酸、碱性确定还原产物和氧化产物。(3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。2．已知总反应式，书写电极反应式(1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。(2)当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应注意电解质参与的反应。(3)若有一电极反应式较难书写，可先写较易写出的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。巩固练习BDA－2e－===A2＋Cu2＋＋2e－===Cu变大D＞A＞B＞C能力提升设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)，铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极有什么现象？电极逐渐溶解。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是______，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。甲乙池的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；甲池的负极不与所接触的电解质溶液发生化学反应，化学能在转化为电能时损耗较小。归纳总结举一反三1．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(

)A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极D2．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

a还原乙2．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。(3)写出两烧杯中的电极反应式甲_________________________________，乙_________________________。(