人教版高中化学选择性必修1第四章第一节第1课时原电池的工作原理基础课课件

第1课时原电池的工作原理(基础课)第四章

化学反应与电能第一节原电池素养目标1．以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。2．进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能理解带有盐桥原电池的实用性。旧知回顾知识点一原电池的工作原理1．原电池的构成(1)定义：利用__________反应原理将_____能转化为电能的装置。氧化还原化学(2)原电池的构成条件2．探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理装置现象锌片__________，铜片上有______________，电流表指针发生______逐渐溶解红色物质析出偏转电极名称Zn电极—负极Cu电极—正极得失电子失电子得电子电子流向____________反应类型______反应______反应电极反应式Zn－2e－===Zn2+Cu2+＋2e－===Cu总反应式Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu流出流入氧化还原特别提醒

①盐桥的作用：利用溶液中离子的移动，使两个半电池中的溶液形成闭合回路；平衡电荷，使溶液保持中性。若撤去盐桥，电流表的指针会回到零点不再发生偏转。②盐桥中的阳离子移向正极区，阴离子移向负极区。观察下面两个原电池装置。回答下列问题：(1)断开甲、乙两装置中的K1与K2，电流表及锌片有何现象？若闭合K1和K2，又如何？(2)闭合甲、乙两装置中的K1和K2，两装置中锌片和铜片上电极反应如何写？发生的反应类型？是原电池的什么极？(3)乙装置中电子流向如何？盐桥中的阳离子移向什么极？(4)乙装置相对于甲装置的优点是什么？[提示]

(1)断开时，甲、乙两装置中电流表指针均不发生偏转，甲装置中锌片溶解且有气泡产生，乙装置中锌片无现象；闭合时，甲、乙两装置中电流表指针均发生偏转，甲装置中锌片溶解且有气泡产生、铜片上也有气泡产生，乙装置中锌片溶解无气泡产生，铜片上有气泡产生。(2)锌片：Zn－2e－===Zn2+，氧化反应，负极。铜片：2H＋＋2e－===H2↑，还原反应，正极。(3)电子从锌片流出，通过电流表，流入铜片；盐桥中的阳离子移向铜片(正极)。(4)电流稳定，工作效率高。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极。 (

)(2)原电池中负极发生的反应是还原反应。 (

)(3)在原电池中阴离子移向负极。

(

)(4)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属。 (

)(5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。

(

)(6)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池效率高。

(

)××√××√2．在图中的8个装置中，属于原电池的是(

)A．①②③⑤⑧B．③④⑥⑦C．④⑥⑦D．③⑤⑦√D

[①⑥⑧未构成闭合回路；②中两极材料活动性相同；④中酒精是非电解质；所以①②④⑥⑧均不构成原电池，③⑤⑦可构成原电池，D正确。]3．如图所示是某同学设计的原电池装置，下列叙述正确的是(

)√A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应B．电极Ⅱ上发生还原反应，作原电池的正极C．该原电池的总反应式为2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+D．盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼脂，原电池工作时K＋向负极区移动C

[A项，该原电池反应中氧化反应和还原反应在两个不同的烧杯中进行，因此氧化剂和还原剂不必直接接触，错误；B项，电极Ⅱ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，错误；D项，正极反应式为2Fe3+＋2e－===2Fe2+，正电荷减少，K＋移向正极区补充正电荷，错误。]题后归纳1．原电池的工作原理简图注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。②若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过阳离子交换膜移向正极。③电子、离子移动方向应注意：电子不下“水”，离子不上“岸”。2．原电池正、负极的一般判断知识点二原电池工作原理的应用1．加快化学反应速率(1)原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。(2)举例：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Zn-Cu原电池，加快产生H2的速率。2．比较金属的活动性强弱原理：一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极强于正极。

自发的氧化还原

④画装置图：注明电极材料和溶液成分某兴趣小组为探究构成原电池的条件，将A、B、C、D四种金属按表中的装置图进行实验。装置甲乙丙现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生回答下列问题：(1)甲、乙、丙中A、B、C、D四种金属对应电极名称是什么极？活泼性顺序如何？(2)用乙装置设计反应：Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，B、C的电极材料是什么？(3)设计含盐桥的装置实验Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，画出装置图(注明电解质溶液、电极材料和电极名称)。[提示]

(1)甲：A为负极，B为正极；乙：B为负极，C为正极；丙：D为负极，A为正极；活泼性顺序：D＞A＞B＞C。(2)B为Fe，C为Cu或C等。(3)1．取3.25g锌与100mL1mol·L-1的稀硫酸反应，为了增大反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是(

)A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒√

2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分现象a极质量减小；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是(

)A．a＞b＞c＞d

B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞cC

[由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性：a＞b；对于第二个装置，没有构成原电池，依据还原性规律知，金属活动性：b＞c；由第三个装置的现象可知，d极为负极，金属活动性：d＞c；由第四个装置中电流从a→d，可知电子从d→a，金属活动性：d＞a。]√

B

[由电池反应Fe＋2Fe3+===3Fe2+可知，Fe为负极，Fe3+在正极上反应，则电解质溶液应为可溶性铁盐。]√知识点三原电池电极反应式的书写1．书写遵循的原则原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒定律、得失电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子形式表示。正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，同时注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。

3．根据给出的电池总反应式，写电极反应式(1)一般书写步骤为①列物质，标得失。②选离子，配电荷。③配个数，巧用水。④两式加，验总式。(2)如以2H2＋O2===2H2O为例，当电解质溶液为KOH溶液时的电极反应式的书写步骤：①负极反应式的书写：根据总反应式，列出总式两边化合价升高的物质为H2，转移电子为4e－，即得2H2－4e－===4H＋。②根据电解质溶液的酸碱性，用OH－配平，使两边电荷总数相等、元素守恒，即得2H2＋4OH－－4e－===4H2O。③正极反应式的书写如下：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。将正、负极反应式相加得到总反应式。某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池，请回答下列问题：(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式：Al片(

)_______________________________________________，Cu片(

)_______________________________________________。(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式：Al片(

)________________________________________________，Cu片(

)________________________________________________。负极2Al－6e－===2Al3+

正极6H＋＋6e－===3H2↑

正极

负极Cu－2e－===Cu2+

题后归纳

带盐桥的原电池装置中，负极半电池：还原性强的材料作负极，失去电子被氧化；正极半电池：电解质溶液中氧化性强的离子在正极得到电子被还原，其中盐桥不能用导线代替。随堂评估·知能落实

√243题号1D

[A.CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应，不能构成原电池；B.Cl－向正极移动，Ag＋会和KCl中的Cl－发生反应：Ag＋＋Cl―===AgCl↓，不可以用装有含KCl饱和溶液的琼脂；C.铁和浓硝酸发生钝化反应，实际作为原电池的氧化还原反应为铜与浓硝酸的反应，铜作负极。]243题号12．常温下，传感器测得某土豆汁液的pH≈6.85，利用这种土豆制作电池(两根铁棒、两根铜棒)，装置原理图如图所示。下列说法正确的是(

)23题号14A．导线c应该换为盐桥，否则不构成闭合回路B．a为Fe棒、b为Cu棒C．电池正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑D．电流由电子表的n极流入√C

[A.盐桥用于将同一电池两极的电解质溶液连接起来形成闭合回路，由题图可知，右侧土豆中铜棒和铁棒插在同一电解质溶液中，因此导线c不需要换为盐桥，A错误；B.由题图可知，a应为Cu棒、b为Fe棒，则相当于左右两个土豆电池串联起来，B错误；C.在右侧土豆电池中，铁棒作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，铜棒作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；D.在右侧土豆电池中，铁棒作负极，电子从电子表的n极流入，则电流从n极流出，D错误。]23题号1423题号413．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(

)A．在外电路中，电流从Zn极流向Cu极B．盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液C．电池的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑D．电池中产生的电子会在盐桥中移动√23题号41B

[A.锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极，在外电路中，电流从Cu极流向Zn极，故A错误；B.锌是负极、铜是正极，盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，故B正确；C.锌是负极、铜是正极，电池的正极反应为Cu2+＋2e－===Cu，故C错误；D.盐桥中的离子发生定向移动，故D错误。]4．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，请回答下列问题：243题号1(1)反应开始时，乙中石墨电极上发生__________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为