4.1.1 原电池 课件 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章化学反应与电能第一节原电池

第1课时原电池的工作原理核心素养发展目标1.复习必修第二册中的铜锌原电池装置,巩固原电池装置的构造及形成条件。2.通过实验,认识双液原电池相比普通原电池的优点,特别是盐桥的作用,培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养。3.依据带盐桥的锌铜原电池装置,学会分析电子和阴、阳离子的移动方向,并以电极反应式的形式表达出来,培养证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想等学科核心素养。活泼性不同电解质构成条件：两极、一液、一线、一反应~原电池将化学能直接转化为电能的装置，组成原电池需要什么条件？下列所示装置是否能构成原电池将化学能转化为电能？请说明理由。原电池的组成：①有两种活动性不同的电极（金属或导电非金属单质）②电解质溶液或熔融电解质；③形成闭合回路；④自发进行的氧化还原反应。ABCDEFMN

CuSO4√√√√内电路：电子流出（或电流流进）的一极叫负极，电子流进（或电流流出）的一极叫正极。Zn-Cu-CuSO4原电池，你知道Cu是正极还是负极吗？？Cu是正极CuZn---Zn2+Cu2+Cu2+Zn－2e－=Zn2+

Cu2++2e-

=Cu氧化反应还原反应负极正极SO42-发生溶解红色物质析出外电路内电路电子流向：负极

沿导线

正极电流方向：正极沿导线负极外电路：阴离子负极阳离子正极模型构建CuSO4溶液e-Zn2+CuZnCu2+1.锌片上的红色物质是什么？为什么锌片上有红色物质生成？因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，所以锌片表面有铜析出。2.一段时间后，为什么电流表读数不断减小？刚开始锌片逐渐溶解，铜片表面有红色固体生成，电流表指针发生偏转；一段时间后，因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小，很快电流为03.该原电池在工作中有何缺点？4.如何改进缺点？电极材料与电解质溶液接触，即没有将氧化剂与还原剂分开，不易控制工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定逻辑推理原子守恒、电子守恒、电荷守恒、能量守恒原电池装置如何改造，能改进电极材料与电解质溶液接触的缺点？解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4分开两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。为什么没有电流？该如何解决？科学精神两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。怎么办？

盐桥盐桥一种凝胶态的离子导体ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA思考1：盐桥中有电子流过吗？不能，两溶液中SO42-浓度不变没有思考2：两溶液中的离子能通过盐桥吗？思考3：盐桥中K+和Cl-的移动方向？K+向正极移动，Cl-向负极移动；只出不进Zn2＋Cu2＋①沟通内电路，两个半电池形成闭合回路②平衡电荷③产生持续、稳定的电流思考4：盐桥作用Cl－K＋K＋Cl－逻辑推理

盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的琼胶，琼胶能让胶体不流出，K+和Cl-能在其中自由移动。2.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是A.均发生了化学能转化为电能的过程B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物C.工作过程中，电子均由Zn电极经导线流向Cu电极D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高B负极：Zn-2e-Zn2+

正极：Cu2++2e-Cu电流较大，衰减快，转化效率低电流较小，电流稳定，转化效率高双液原电池一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。Zn片Cu片ZnSO4CuSO4Zn2＋Cu2＋Cl－K＋K＋Cl－双液原电池改进?增大电流呢？缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积思考6：对比双液原电池电流弱的原因？1.离子运动的距离长2.离子运动的通道窄3.离子容量小传递电子，沟通外电路；隔离氧化剂和还原剂,沟通内电路,不同区域实现电子定向移动思考5：导线的作用：盐桥的作用：1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过3、质子交换膜：只允许H+通过2、阴离子交换膜：只允许阴

离子通过缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积。能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。逻辑推理归纳总结单液原电池双液原电池隔膜原电池隔膜原电池微型化1.两极2.电解质溶液3.导线4.自发进行的氧化还原反应电池四要素—离子导体—电子导体例3、依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag请回答下列问题：(1)电极X的材料是

；电解质溶液Y是

；(2)银电极为电池的

极，发生的电极反应为：_________________________；X电极上发生的电极反应为

；(3)外电路中的电子是从

电极流向

电极。铜(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－=AgCu-2e－

=Cu2＋负(Cu)正(Ag)设计思路负极负极材料______________负极反应物____________正极正极材料______________正极反应物_____________电子导体_________离子导体_________6.请选择适当的材料和试剂，将反应2Fe3＋＋2I-

=2Fe2＋＋I2，设计成一个原电池，请填表格：在方框内画出简单的装置示意图，并标明使用的材料和试剂。石墨KI溶液石墨FeCl3溶液导线盐桥控制适合的条件，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（2021·全国）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：①不含盐桥②含盐桥2Fe3＋＋Cu==2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋

Cu-2e-=Cu2＋

3、（安徽高考题）高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为Zn+Br2=ZnBr2。下列说法错误的是A．电极M为正极B．负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+D．每转移2mole-，理论上有1molZn2+通过离子交换膜C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小C3.

某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如下。工作时,下列说法中不正确的是()A.盐桥中

向Y极移动C.电子由X极沿导线流向Y极B.化学能转变为电能D.Y极发生的反应为

,周围pH增大A5.

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。回答下列问题：（1）此原电池的正极是石墨

（填“a”或“b"”），发生

反应。（2）电池工作时，盐桥中的SO42－移向

（填“甲”或“乙”）烧杯。（3）写出两烧杯中的电极反应式：甲

，乙

。（4）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol·L－1，则反应中转移的电子

mol。a还原乙MnO4－＋5e－＋8H＋=Mn2＋＋4H2OFe2＋－e－=Fe3＋0.5市场上出售的许多自热产品如暖宝宝、蒸汽眼罩等等。其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)他们使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？铁被氧气氧化放热。

负极：2Fe-4e-=2Fe2+

正极：O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池