4.1.1 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

第四章

第一节原电池第1课时

原电池的工作原理化学反应与电能电能是我们日常生活中广泛使用的一种二次能源，电能都是怎么来的呢？化学能风能水能机械能电能我们知道，刚才提到的电能都属于交流电，而生活中我们也经常使用到直流电，那就是各种各样的电池。这些电池中的电能是怎样产生的呢？电池内部的化学物质发生化学反应，将化学能转化为电能。PART01原电池的工作原理01原电池的工作原理一、原电池1.定义原电池是将化学能转化为电能的装置。那么原电池是如何将化学能转化为电能的？01原电池的工作原理一、原电池01原电池的工作原理一、原电池电极反应：Zn-2e-=Zn2+e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-H＋→H＋→H＋→Zn2＋→Zn2＋→Zn2＋→电极反应：2H++2e-=H2↑←SO42－←SO42－←SO42－电流方向正极负极01原电池的工作原理一、原电池2.工作原理将一个完整的氧化还原反应进行拆分，让氧化反应和还原反应在不同的区域进行，并用导线把两个区域连起来，还原剂发生氧化反应，失去电子通过导线移动到还原反应区域，使氧化剂得到电子发生还原反应，从而产生电流，这样化学能就直接转化为电能。那如何才能构成一个原电池呢？01原电池的工作原理一、原电池3.构成条件01原电池的工作原理一、原电池3.构成条件组别溶液电极1电极2电流表指针结论实验1实验2实验3实验4实验5实验6盐酸锌铜偏转蔗糖锌铜不偏转构成原电池需要有电解质溶液氯化钠锌铜不偏转盐酸镁铜偏转构成原电池需要有自发进行的氧化还原反应盐酸锌锌不偏转氢氧化钠铝铜偏转构成原电池需要有活泼性不同的两块电极01原电池的工作原理一、原电池3.构成条件①有活泼性不同的两块电极（或相同电极处于不同环境）；②电极插入电解质溶液（或熔融电解质）中；③形成闭合回路；④有自发进行的氧化还原反应（该反应为原电池的总反应）。01原电池的工作原理一、原电池3.构成条件例1.判断以下装置能否构成原电池：能能能不能不能注意：①两块电极可以用导线相连，也可以直接接触。

②电解质或电极本身不一定参加原电池反应。01原电池的工作原理一、原电池4.原电池正负极的判断及规律在锌铜原电池中，电子由锌电极流出，经外电路流向铜电极，电流则由铜电极经外电路流向锌电极，铜为原电池的正极，锌为原电池的负极。一般情况下，在原电池中，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或导电的非金属为正极。01原电池的工作原理一、原电池4.原电池正负极的判断及规律特殊情况：①Mg、Al作电极，氢氧化钠溶液为电解质溶液Al为负极②Al、Zn作电极，浓硝酸为电解质溶液钝化前，Al为负极，钝化后，Zn为负极③Fe、Cu作电极，浓硝酸为电解质溶液钝化前，Fe为负极，钝化后，Cu为负极01原电池的工作原理一、原电池4.原电池正负极的判断及规律注意：通过电极材料判断正负极时，不能完全根据金属活动性顺序，还应考虑电解质溶液的实际情况。还有什么其他方法可以判断原电池的正负极吗？01原电池的工作原理一、原电池4.原电池正负极的判断及规律正负极的规律电极名称正极负极注意：①电子不能在电解质溶液中移动（电子不下水）。

②离子不能在导线中移动（离子不上岸）。电流方向（外电路）电子方向（外电路）反应类型反应物化合价变化离子方向（电解质溶液中）流出流入流入（得电子）流出（失电子）还原反应氧化反应降低升高阳离子移向正极阴离子移向负极电势高电势低01原电池的工作原理一、原电池4.原电池正负极的判断及规律例2.锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，两个电极分别为锌和石墨，电池的总反应为2Zn+O2+

4OH－+2H2O══2Zn(OH)42－。下列说法正确的是（

）A．锌电极为电池的负极，发生还原反应 B．电子从锌电极经KOH溶液移向石墨电极 C．溶液中的OH－向锌电极移动 D．锌电极的电势高于石墨电极C01原电池的工作原理一、原电池请大家回忆一下我们之前看过的锌铜原电池（单液原电池）的实验，当用导线将锌片、铜片相连后，铜片上开始产生气泡，锌片上还有气泡吗？锌片上仍然有气泡产生01原电池的工作原理一、原电池因为锌和稀硫酸溶液直接接触，锌失电子后，氢离子可以直接在锌表面得到电子，这部分化学能没有转化为电能，导致原电池的效率不高，且电流在短时间内就会衰减，不适合实际应用。那么，怎样才能提高原电池的效率呢？01原电池的工作原理一、原电池5.双液原电池——带盐桥ZnSO4溶液CuZn稀H2SO4盐桥盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻;胶冻的作用是防止管中溶液流出;K+和Cl-能在胶冻内自由移动。盐桥01原电池的工作原理一、原电池5.双液原电池——带盐桥Zn-2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑e－K+Cl－ZnSO4溶液稀H2SO4盐桥的作用：①连接两个“半电池”，使之形成闭合回路；②传导离子，平衡两溶液内电荷；③使两个“半反应”在两个不同的烧杯中发生，提高原电池的效率。01原电池的工作原理二、电极反应方程式的书写及正误判断1.书写步骤：①根据原电池总反应或已知条件，找出反应过程中元素化合价的变化，确定正、负极的反应物和生成物；稀硫酸C2O42-CO2MnO4-Mn2+②先写出正（负）极的反应物、得（失）电子数，生成物；③利用溶液中的离子配电荷守恒（多为H+或OH-）；④配平整个电极反应式（一般补水）。正极：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O负极：C2O42--2e-═2CO2↑01原电池的工作原理二、电极反应方程式的书写及正误判断2.正误判断：一看电极与得失电子是否匹配（负失正得）；二看反应是否配平（电荷守恒、元素守恒）；三看酸碱性是否正确（出现概率大）；四看反应方向是否正确（二次电池）。01原电池的工作原理二、电极反应方程式的书写及正误判断例3.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（

）A．负极反应中有CO2生成B．质子通过交换膜从负极区移向正极区C．负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O－24e-=6CO2↑+24H+D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-DPART02原电池原理的应用02原电池原理的应用一、比较金属活动性顺序当电解质为酸性溶液时，原电池负极的金属活动性一般较强，正极的金属活动性一般较弱。例3.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（

）A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④B02原电池原理的应用二、加快氧化还原反应速率构成原电池的氧化还原反应反应速率比直接接触的反应速率快。例4.实验室用锌和稀硫酸制取氢气，向溶液中加入少量的硫酸铜溶液，可以加快氢气产生的速率，原因是：___________________________________________________________。锌置换出铜，覆在锌的表面，形成原电池，氧化还原反应速率加快02原电池原理的应用三、设计制作化学电源理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池，我们生活中使用的各种电池，基本都是按照原电池原理设计而成。例5.根据原电池原理，将反应Cu+2FeCl3══CuCl2+2FeCl2设计成双液原电池