《原电池(第一课时)》课件

《原电池(第一课时)》各种化学电源写出原电池中的总反应方程式和电极反应式，并标出电子转移和离子迁移的方向。知识回顾化学能转化为电能的装置Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

电极反应：负极：Zn-2e-Zn2+（氧化反应）

正极：2H++2e-H2↑（还原反应）

总反应方程式：知识回顾化学能转化为电能的装置负极氧化反应正极还原反应e-角度1电极反应原电池原理示意图反思与总结负极氧化反应正极还原反应+-e-外电路电子迁移：负→正内电路离子迁移：阳离子：移向正极阴离子：移向负极角度1电极反应角度2粒子迁移原电池原理示意图反思与总结任务一根据原电池工作原理，预测下面装置能否形成原电池。

如果能，写出总反应方程式、电极反应式，标出电子转移方向和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。原电池原理的应用Zn+

Cu2+Cu

+Zn2+电极反应：负极：Zn-2e-Zn2+

正极：Cu2++2e-Cu总反应：e-Zn2+CuZnCuSO4溶液Cu2+任务一原电池原理的应用观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？任务一原电池原理的应用观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？任务一原电池原理的应用实验现象：铜片、锌片表面均附着红色固体，电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。相同：铜片表面附着红色固体，电流表指针偏转。不同：锌片表面附着红色固体

电流逐渐衰减观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？任务一原电池原理的应用请分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减”的原因。思考Zn片请分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减”的原因。现象原因锌片表面附着红色固体电流逐渐衰减思考观点1现象原因锌片表面附着红色固体Zn与Cu2+直接接触发生反应电流逐渐衰减转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减，锌与CuSO4溶液的接触面积减少观点2现象原因锌片表面附着红色固体Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。电流逐渐衰减转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减为什么没有直接利用该装置作为化学电源？

思考装置携带不方便能量转化不充分……为什么没有直接利用该装置作为化学电源？

思考理想的化学电源的特点：便于携带内阻小质量小反复使用单位质量或单位体积输出的能量多价格便宜体积小连续工作寿命长如何实现？……该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？任务二原电池装置的改造解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触方案展示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？任务二原电池装置的改造盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶，K+和Cl-可在其中自由移动。盐桥一种凝胶态的离子导体任务二原电池装置的改造↑↑Cl-K+观察实验现象双液电池的工作原理CuSO4溶液ZnCue-Zn2+Cu2+Cl-K+负极：Zn-2e-Zn2+

正极：Cu2++2e-Cu盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。ZnSO4溶液e-双液电池单液电池请绘制前面双液电池的工作原理示意图。要求包括以下内容：（1）注明原电池的组成；（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域；（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。任务二原电池装置的改造+-方案展示负极氧化反应正极还原反应电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？能否用其他物质或材料代替？思考各部分的作用Cu片电极材料Zn片电极反应物电极材料CuSO4溶液电极反应物离子导体ZnSO4溶液离子导体盐桥离子导体导线电子导体任务二原电池装置的改造各部分的作用Cu片电极材料Zn片电极反应物电极材料CuSO4溶液电极反应物离子导体ZnSO4溶液离子导体盐桥离子导体导线电子导体任务二原电池装置的改造原电池的构成要素还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应离子导体电极材料电极反应电子导体反思与总结内电路，实现离子定向迁移进行电子转移的场所外电路，实现电子定向转移基本要素原电池双液电池单液电池电极反应正极：Cu2++2e-Cu负极：Zn-2e-Zn2+

正极：Cu2++2e-Cu负极：Zn-2e-Zn2+

电极材料正极：铜片;负极：锌片正极：铜片;负极：锌片离子导体ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液CuSO4溶液电子导体导线导线双液原电池解决了电池自损耗的问题。根据原电池工作原理，将下列氧化还原反应设计成原电池：2Fe3++2I-2Fe2++I2评价活动要求：（1）分别写出氧化反应和还原反应。（2）根据原电池构成要素，选择合适的物质或材料，并画出原电池的工作原理示意图。（1）氧化反应：2I--2e-I2还原反应：2Fe3++2e-2Fe2+（2）（2）（1）氧化反应：2I--2e-I2还原反应：2Fe3++2e-2Fe2+同学甲同学乙方案展示石墨石墨石墨石墨（1）氧化反应：2I--2e-I2还原反应：2Fe3++2e-2Fe2+（2）（2）（1）氧化反应：2I--2e-I2还原反应：2Fe3++2e-2Fe2+同学甲同学乙方案展示石墨石墨石墨石墨实验现象KI溶液FeCl3溶液含KCl溶液滤纸条滴加淀粉液滴加铁氰化钾溶液（2）同学丙方案展示只允许K+或Cl-通过的隔膜（1）氧化反应：2I--2e-I2还原反应：2Fe3++2e-2Fe2+自发的氧化还原反应闭合回路原电池化学能电能离子导体电极材料电极反应反思与总结原电池工作原理电子导体还原反应氧化反应理想的化学电源的特点：便于携带内阻小质量小反复使用单位质量或单位体积输出的能量多价格便宜体积小连续工作寿命长如何实现？……任务一原电池工作原理[问题探究]1.Cu、Ag与稀硫酸能否设计成原电池?答案

不能。Cu、Ag与稀硫酸都不能自发地发生氧化还原反应。2.外电路中电流方向与电子的流动方向有何关系?答案

电流方向与电子的流动方向相反。3.试分析铁、铜作电极,浓硝酸为电解质溶液构成原电池的正、负极及得失电子的情况,并写出两极的电极反应。答案

铁、铜及浓硝酸可构成原电池,由于常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,铜会溶解,发生反应Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应中铜失去电子,作负极;得到电子,铁作正极。负极反应为Cu-2e-===Cu2+,正极反应为4H++2+2e-

===2NO2↑+2H2O。[深化拓展]1.两种原电池的比较甲装置所示原电池俗称单液原电池,锌片、铜片用导线相连后,都插入到稀硫酸中,所以,锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片,形成电流,还有一部分直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子,这一部分电子不形成电流,这种原电池供电效率不高,且电流在较短时间内就会衰减。乙装置所示原电池俗称双液原电池,锌片、铜片用导线相连后,锌片插入ZnSO4溶液中,铜片插入稀硫酸中,这样就避免了锌片与稀硫酸直接接触发生反应而造成的电能损失,锌失去的电子全部通过导线流向铜片,这种原电池供电效率高,且能提供较稳定的电流。2.盐桥的作用盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶。当盐桥存在时,使两个半电池中的溶液连成一个通路。随着反应的进行,盐桥中的Cl-向硫酸锌溶液方向移动,K+向稀硫酸方向移动,使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性,氧化还原反应得以继续进行,从而使电子不断从锌极流向铜极,能持续、稳定地产生电流。[素能应用]典例1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。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

极流向

极。

答案

(1)Cu

AgNO3溶液(2)正2Ag++2e-===2Ag

Cu-2e-===Cu2+(3)负(Cu)正(Ag)解析

原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知,电极X的材料是Cu,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐溶液,常用AgNO3溶液。电极反应式如下,负极:Cu-2e-===Cu2+,正极:2Ag++2e-===2Ag。电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。

判断原电池正、负极的方法

判断依据负

极正

极电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电极上发生的反应氧化反应还原反应电解质溶液中离子的移动方向阴离子移向的极阳离子移向的极变式训练1

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()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答案

C解析

原电池反应为Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu。Cu电极作正极,Cu2+在正极得电子,发生还原反应,A项错误;由于两个半电池中的阴离子

不能透过半透膜,故c()都不变,B项错误;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2++2e-===Cu,则乙池中的CuSO4部分转变为ZnSO4,导致乙池中溶液总质量变大,C项正确;阴离子不能透过半透膜,D项错误。任务二原电池原理的应用[问题探究]1.若纯锌与粗锌(含Fe、C等)分别与同浓度的稀硫酸反应制取H2,哪种方法产生H2的速率大?答案

粗锌。粗锌中的铁、碳可以与锌构成原电池,从而增大反应速率。2.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。根据所学内容判断四种金属的活动性顺序。答案

四种金属的活动性顺序由强到弱是X>Z>W>Y。[深化拓展]原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,增大了锌与稀硫酸的反应速率,使产生H2的速率增大。(2)比较金属的活动性强弱原电池中,负极一般为活动性较强的金属,正极一般为活动性较弱的金属或能导电的非金属。(3)设计原电池原电池的设计一定要满足构成原电池的几个条件。设计思路:以自发的氧化还原反应为基础,把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,从而确定电极反应,以两极反应为依据,确定电极材料及电解质溶液,最后画出装置图。(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。[素能应用]典例2某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,能实现该反应的原电池是(

)A.正极为Cu,负极为C,电解质为FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液C.正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液答案

B解析

将总反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,即为负极Fe-2e-===Fe2+,正极2Fe3++2e-===2Fe2+,然后根据原电池的构成条件确定正、负极材料和电解质溶液。因此,本题负极必是Fe,正极可为比Fe活动性弱的金属或非金属导体,电解质溶液为含Fe3+的盐溶液,所以B项正确。(1)设计原电池的原理原电池