原电池的工作原理高二化学上学期课件（人教版2019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学习目标通过原电池实验，认识电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电池构成的四个基本要素，能设计简单的原电池。在分析锌铜原电池的过程中，逐渐建立原电池的系统分析思路;能根据电极反应、电流方向或离子的移动方向判断原电池的正极和负极。知识回顾：判断下列装置哪些属于原电池？为什么？H2SO4ZnZn（1）石墨石墨H2SO4（2）H2SO4Zn石墨（3）ZnCuH2SO4（4）CuSO4ZnCu（5）C2H5OHZnCu（6）ZnCuZnSO4CuSO4（7）√√√一、原电池——将化学能转化成电能的装置1、原电池的形成条件：负极正极外电路内电路①必须有自发进行氧化还原反应③必须两个电极必须插入电解质溶液中或熔融的电解质中；④必须两个电极必须相连并形成闭合回路。②必须有两种活泼性不同的导电材料作电极；两种活泼不同的金属。一种金属与一种非金属（如石墨）。两电极都是其它材料。电极材料两极一液成回路，氧化还原是中心2、单液原电池的工作原理：负极Zn-2e-=Zn2+还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应还原剂失去的电子从锌极流出经外电路Zn2+H+SO42-电解质中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动2H++2e-=H2↑流入铜极正极氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应电流方向Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

注意：电子不下水离子不上岸正正负负课堂练习1、某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（）A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：

Cu2++2e−=CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b用导线连接时，SO42-向铜电极移动DZnCuZnSO4CuSO4

3、双液原电池：思考与交流：右图不能形成原电池的原因？怎么解决？【实验4-1】双液铜锌原电池H2SO4溶液ZnACuZnSO4溶液电极方程式：正极负极总反应方程式：【实验4-1】双液铜锌原电池现象及其原因：①无盐桥存在时电流表指针不偏移②有盐桥存在时电流表指针偏移，并保持稳定电路断开，没有形成闭合回路形成闭合回路，产生电流。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌溶解和铜的析出过程得以持续进行，在外电路形成持续稳定的电流Zn+Cu2＋

=Cu+Zn2＋Cu2＋+2e-

=CuZn-2e-=Zn2＋③锌片质量减少，铜片质量增加。双液原电池中的桥梁———盐桥盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻。1、结构：3、作用2、特点：a.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动b.琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。c.离子只出不进。b.沟通电路：传导离子，使之成为闭合回路a.平衡电荷：使连接的两溶液保持电中性盐桥Zn片（负极）Cu片（正极）电流表ZnSO4CuSO4

SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－负极：Zn电极反应：Zn－

2e－＝Zn2＋电子流出，电流流入氧化反应阴离子移向正极：Cu电极反应：Cu2＋＋2e－＝Cu电流流出，电子流入还原反应阳离子移向4、双液原电池的工作原理课堂练习2、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()①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag＋＋e－＝Ag③

实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④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A．①②B．②③

C．②④D．③④AgCuCu(NO3)2溶液AgNO3溶液盐桥C5、分析单双液原电池的比较双液原电池的优点：电流稳定且持续时间比单液的长缺点：内部电路电阻大，产生电流太小，工作效率较低分析：如何增大电流？6、原电池的改进硫酸铜CuZnAABCuAZnSO4溶液CuSO4溶液C

常见的隔膜：1、阳离子交换膜

2、阴离子交换膜

3、质子交换膜只允许阳离子通过只允许阴离子通过只允许H+通过盐水“滤纸”式改进透析袋式改进容器上的“藕断丝连”式改进多孔陶瓷“膜”式改进原电池各种形式的离子导体课堂练习3、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C二、原电池

工作原理的应用1．加快氧化还原反应的速率如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。课堂练习4、选择合适的图像填空：(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，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_________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸中，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___________。AB2．比较金属活动性强弱课堂练习5、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。a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，电子由d到c；a、c相连时，a极上产生大量气泡；b、d相连时，H+移向d极。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>b>d

D.b>d>c>aD小结：原电池中正、负极的判断注意原电池的正负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极。判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析，如图：3．设计原电池装置设计原电池的一般思路负极正极电极材料课堂练习6、能量之间可以相互转化：原电池可将化学能转化为电能。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_____________________________。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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。有红色固体生成，电极被腐蚀甲电池乙的负极与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小。课堂练习7、、写出下列原电池中的电极反应和总反应①Cu︱FeCl3溶液︱Pt②Zn︱AgNO3溶液︱Cu负极：Cu—2e-=Cu2+正极：Fe3++e-=Fe2+负极：Zn—2e-=Zn2+正极：Ag++e-=Ag③Al︱NaOH溶液︱Mg④Al︱浓硝酸︱Cu负极：Al—3e-+4OH-=AlO2-+2H2O正极：2e-+2H2O=H2↑+2OH―负极：Cu—2e-=Cu2+正极:2H++NO3-+e-=H2O+NO2↑总反应：

2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑总反应：

Cu+4H++2NO3-=Cu2++2H2O+2NO2↑总反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+总反应：Zn+2Ag+=Zn2++2Ag三、电极反应式的书写的一般步骤课堂小结一、双液原电池的工作原理二、原电池工作原理的应用1、加快氧化还原反应的速率2．比较金属活动性强弱3．设计原电池装置三、电极方程式的书写1、铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）（双选)A.正极反应为：Zn-2e-=Zn2+

B.电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

C.在外电路中，电子从负极流向正极

D.盐桥中的K+

移向ZnSO4

溶液

BC课堂达标2.控制合适的条件，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()DA.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，向甲中加入FeCl2固体，

乙中的石墨电极为负极3．100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是(

)A．加入适量6mol·L－1的盐酸B．加入几滴CuCl2溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的NaCl溶液B

4、M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、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；③N、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＋。则这种金属的还原性由强到弱的顺序是(

)A．P＞M＞N＞E

B