高中化学苏教版选修课件原电池的工作原理.pptx

第二单元化学能与电能的转化,第1课时原电池的工作原理,阅读思考,自主检测,任务一、阅读教材第13页的前言及活动与探究,认真领会其中的含义,回答下列问题:和同学合作完成活动与探究中的【实验1】和【实验2】,请回答下列问题:(1)实验1的现象是什么?(2)实验2的现象是什么?(3)在实验1和实验2中能量是如何转化的?提示:(1)锌粉消失,有红色物质生成,温度计显示温度升高。(2)锌片变细,铜片表面附着红色物质,电流计指针发生偏转,取出盐桥后电流计指针不再发生偏转。(3)实验1是化学能转化为热能,实验2是化学能转换为电能。,阅读思考,自主检测,任务二、认真阅读教材第13页的内容,分别完成下列任务:1.在教材图1-9所示的铜锌原电池中,锌发生了什么反应?铜极上发生了什么反应?盐桥中离子是怎样移动的?提示:锌失电子发生氧化反应,溶液中Cu2+在铜极上得电子发生还原反应。盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液。2.阅读P14页,掌握电池反应的书写,试着填写活动与探究中的问题。,阅读思考,自主检测,1.下图所示装置中能够组成原电池并显著产生电流的是(),答案:B2.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()A.正极附近的浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出答案:D,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1.所有化学反应的化学能均能直接转换成电能吗?提示:不是。只有自发的放热的氧化还原反应的化学能才能直接转换成电能。2.根据原电池原理分析,原电池的负极反应一定是电极材料失去电子吗?提示:不一定。原电池反应的实质是发生了氧化还原反应,负极上发生氧化反应,但不一定是电极材料被氧化。有些电池的电极材料不发生反应,如燃料电池的两个电极均不参加电极反应,只是起导体的作用。3.原电池中较活泼的金属电极一定是负极吗?提示:不一定。要注意电解质溶液对电极类型的影响。例如,镁铝电极在稀硫酸中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液,则铝为负极,镁为正极。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1.原电池的工作原理和正负极的判断(1)原电池的工作原理:反应类型:负极发生氧化反应,正极发生还原反应。电子的移动方向:电子从负极流出,经导线流向正极。离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,(2)原电池正负极的判断:,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,2.原电池电极反应式的书写(1)书写电极反应式的原则:电极反应要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还遵循:加和性原则:两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应式。共存原则:碱性溶液中,CO2不可能生成,电极反应式中不出现H+;同样酸性溶液中,电极反应式中不出现OH-。根据此原则,物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,(2)根据装置书写电极反应式:首先根据题目给定的图示装置特点,结合原电池正负极的判断方法,确定原电池的正负极及放电的物质。负极反应:活泼金属或H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或H+(或其他氧化产物)。正极反应:阳离子得电子生成单质或氧气得电子。电池总反应方程式:结合电子守恒,将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,3.根据电池总反应式书写各电极反应式的一般步骤(1)列物质,标得失:根据总反应方程式列出总式两边有元素化合价变化的物质,并根据化合价变化确定转移电子数。(2)选离子,配电荷:根据电解质溶液的酸碱性,用H+或OH-或其他离子配平,使两边电荷总数相等。(3)配个数,巧用水:利用H2O使两边的元素守恒。(4)两式加,验总式:将正、负极反应式相加,若得到总反应式,说明写法正确。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向一有关原电池的工作原理及正负极判断的考查【例题1】下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识,你认为正确的是()A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中,铜是负极C.电子沿导线由锌流向铜,通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.4mol电子通过,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属,如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中,活泼金属失去的电子流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极。但电子不能通过电解质溶液,应该是氢离子在铜极上得到由导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时,锌负极失电子,电极反应为Zn-2e-Zn2+,1molZn失去2mol电子,0.2mol锌(质量为13g)被溶解,电路中有0.4mol电子通过。故选D。答案:D,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验1下列关于原电池的叙述正确的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转化为电能的装置C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极解析:构成原电池的正、负极可以用金属电极与非金属电极,如石墨作电极;原电池中电子流出的一极发生氧化反应,电流的方向是从正极经外电路流向负极,与电子流动的方向是相反的。答案:B,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向二有关原电池电极反应式书写的考查【例题2】将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池。(1)在这两个原电池中,负极分别为()A.铝片、铜片B.铜片、铝片C.铝片、铝片D.铜片、铜片(2)写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式。(3)写出插入稀NaOH溶液中,形成原电池的电极反应式。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:(1)将铝片和铜片用导线相连,插入浓硝酸中,由于Al被浓硝酸钝化,不能持续反应,而Cu却能与浓硝酸持续反应,所以Cu为负极;插入稀NaOH溶液中,Al与NaOH溶液反应,Al失去电子,所以Al作为负极。(2)AlCu浓硝酸组成的原电池的电极反应式:负极,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,规律方法点拨书写电极反应式时应注意:(1)负极失去电子发生氧化反应;在正极上,溶液中阳离子或氧化性强的离子或分子得到电子,发生还原反应。(2)两极转移的电子数相等。(3)注意电极产物是否与电解质溶液反应,若反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验2如图,下列判断中正确的是()A.烧杯a中的溶液中OH-的浓度增大B.烧杯b中发生还原反应,解析:Zn比Fe活泼,所以Zn作负极,发生氧化反应,电极反应式为2Zn-4e-2Zn2+;Fe作正极,氧气在该电极上发生还原反应,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,反应后溶液中OH-的浓度增大。答案:A,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向三原电池原理的应用【例题3】导学号22014008甲、乙两位同学想利用原电池反应判断金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入3molL-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入3molL-1的NaOH溶液中,如图所示。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,(1)如果甲、乙同学均认为若构成原电池的电极材料都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼,则甲会判断出的活动性更强,而乙会判断出的活动性更强(填元素符号)。(2)由此实验,可得到哪些正确的结论?(选填序号)。A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序已不适用,没有使用价值D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,(3)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极”的做法(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,请你提出另一个判断原电池正、负极的可行方案:(如可靠,此空可不填)。解析:在NaOH溶液作介质的装置中,镁片不与碱溶液反应,无法失去电子,作正极;故负极应该是铝片,从而进一步说明原电池反应都是自发进行的氧化还原反应。在确定“直接利用金属活动性顺序判断原电池的正、负极”的做法不可靠之后,要设计可行方案,就必须根据氧化还原反应实质(有电子转移),结合实验装置,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池的正、负极。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案:(1)MgAl(2)AD(3)不可靠将两种金属连上电流计后插入电解质溶液中,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子的流动方向,由此确定原电池的正、负极,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验3有A、B、C、D、E五块金属片,进行如下实验:A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D导线C;A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应;用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出。据此判断五种金属的活动性顺序是()A.ABCDEB.ACDBEC.CABDED.BDCAE,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:金属与稀硫酸组成原电池,活泼金属为负极,失去电子,发生氧化反应,较不活泼的金属为正极,H+在正极电极表面得到电子生成H2,电子运动方向由负极正极,电流方向则由正极负极。在题述原电池中,A-B原电池,A为负极;C-D原电池中,C为负极;A-C原电池,A为负极;B-D原电池,D为负极;E先析出则E不活泼。综上可知,B项正确。答案:B,12345,1.下列反应可用于设计原电池的是(),解析:氧化还原反应才能用于设计原电池。答案:B,12345,2.关于如图所示装置的叙述正确的是()A.铜是阳极,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解析:题给装置是一个铜锌原电池装置,其中锌作负极,锌片失去电子逐渐溶解而质量减小;铜作正极,氢离子在铜片上放电,析出氢气,电池中电子是从锌片经导线流向铜片,而电流方向则正好相反,所以选D。答案:D,12345,3.将纯锌片和纯铜片按图方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速度甲比乙慢解析:本题设计了原电池与非原电池装置,考查对所学理论知识的掌握程度。由题所给图示可知,甲为原电池,铜为正极,发生反应:2H+2e-H2,反应速率加快;乙不能构成原电池(无闭合回路),只在锌片上发生反应:Zn+2H+Zn2+H2,二者都消