原电池的工作原理课件-高二上学期化学人教版选择性必修-

第一节原电池选择性必修1第四章化学反应与电能第1课时原电池的工作原理学习目标1、了解电池构成的四个基本要素，能设计简单的原电池。2、理解原电池的工作原理，双液原电池的优点（重难点）。3、了解原电池原理的应用。判断下列装置哪些属于原电池√√√【回顾】1、什么是原电池？将化学能转化为电能的装置一、原电池的工作原理2、构成原电池的条件有哪些？（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路外电路：导线作电子导体内电路：电解质溶液作离子导体ZnACuCu2＋Zn2+e-ZnCu2＋CuSO42－SO42－内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。外电路：电子由负极经导线流向正极Cu2＋SO42－e-负极正极Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu发生氧化反应发生还原反应CuSO4溶液Zn电子不下水离子不上岸3、原电池工作原理：背景内容三正极负极电极材料不活泼活泼电子流向电子流入电子流出电子得失得电子失电子反应类型还原反应氧化反应离子移向阳离子移向阴离子移向电极现象有气泡/增重溶解/减重特例：Mg-Al-NaOHAl做负极Mg-Al-HClMg做负极Fe-Cu-浓HNO3Cu做负极如何判断正负极？【实验现象分析】预测的现象实验观察到的现象锌片逐渐溶解铜片上有红色物质析出电流表指针发生偏转1.锌片也表面有红色物质生成“锌片表面附着红色固体，电流表读数不断减小”的原因？2.铜片上有红色物质析出3.电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小4.溶液温度升高。“锌片表面附着红色固体，电流表读数不断减小”的原因？现象原因后果锌片表面附着红色固体电流表读数不断减小Zn与Cu2+直接接触发生反应；

1.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。2.锌与CuSO4溶液的接触面积逐渐减少，当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，最后没有电流产生。【现象分析】（1）能量转换角度：化学能仍有部分以热能形式散失，从而能量转化效率较低（2）对用电器工作的影响：电流不断衰减，从而电能输出不稳定，用电器无法正常工作单液原电池的缺点①

锌与CuSO4溶液直接接触，可发生置换反应，导致部分化学能转为热能。②

工作时，锌片上也有Cu析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定；电子不能完全经过导线输送到铜片上，电流衰减明显。解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触如何改进实验装置，获得持续稳定的电流呢？A原电池装置的改进①

还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触CuZnCuSO4溶液AZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu没有电流②

加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液AZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu有电流盐桥实验探究【实验4-1】Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu电流表盐桥图4-1锌铜原电池示意图如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。通常是装有含琼胶的KCl饱和溶液。盐桥中的K＋、Cl－是可以自由移动，琼脂的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来。盐桥二、双液-盐桥原电池（1）盐桥：装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的琼胶

离子只出不进。①沟通内电路，形成闭合回路②提供离子，保持两溶液电中性③避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。（2）盐桥的作用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。导线的作用：传递电子，沟通外电路；负极半电池正极半电池（3)双液原电池及其工作原理K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋Cu负极正极含负极对应金属离子的盐溶液

含正极对应金属离子的盐溶液

总反应：Zn+

Cu2+＝Cu

+Zn2+K+

向正极移动Cl−

向负极移动负极(氧化反应)：Zn−2e−=Zn2+

正极(还原反应)：Cu2+

+2e−

=

Cu2、提高了能量转化率（化学能→电能）；3、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应，能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）,增加了原电池的使用寿命。1、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，能够产生持续稳定的电流；【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。（4）优点把氧化反应和还原反应完全分开在不同区域进行，通过盐桥连接，从而提高能量转化效率，获得持续的电流，原电池可对外输出电能。三、隔膜型原电池及原理高中常见的三种离子交换膜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CuZnZnSO4溶液CuSO4溶液交换膜构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率大。如实验室制H2时,粗锌与稀硫酸反应比纯锌与稀硫酸反应快,或向锌与稀硫酸反应的溶液中滴入几滴CuSO4溶液,反应加快。应用1增大化学反应速率四、原电池的应用100mL浓度为2mol/L的盐酸与过量的锌片反应,为增大反应速率,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应用2比较金属活动性强弱把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。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d到c;a、c相连时,c电极上产生大量气泡;b、d相连时,b电极上有大量气泡产生。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>bC.c>a>b>d D.b>d>c>aB应用3设计原电池。理论上,任何一个自发的放热氧化还原反应都可以设计成原电池设计思路实例2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2确定电极反应：把氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应氧化反应(负极):Cu-2e-=Cu2+还原反应(正极):2Fe3++2e-=2Fe2+1、负极的选择:找出半反应中的氧化反应,对应金属作负极,电解质溶液选择与电极材料相同的金属阳离子的溶液。2、正极的选择:找出半反应中的还原反应,电解质溶液要选择含有半反应中发生还原反应的（金属）离子,正极可以选择对应的金属,也可以选择石墨电极或铂电极。负极材料:Cu；正极材料:石墨或铂；电解质溶液:FeCl3溶液铜AgNO3溶液正Cu-2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCuAg应用3依据反应2Fe3＋＋2I-

=I2＋2Fe2＋，设计双液原电池，画出示意图，做好相关注明并写出相应的电极方程式。盐桥CKI溶液AFeCl3溶液电流计C还原反应：2Fe3＋＋2e-

=2Fe2＋氧化反应：2I--2e-

=I2正极负极练习1、如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(

)A.外电路的电流方向为：X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应C练习2、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（）CA.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