《原电池的工作原理》课件

《原电池的工作原理》素养目标1．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2．依据带盐桥的锌铜原电池装置，学会分析电子、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学法指导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．比较单液原电池与双液原电池的区别，认识盐桥的作用3．依据原电池工作原理，回顾氧化还原反应中电子转移的表示方法中的“双线桥法”等知识，熟练掌握原电池电极反应式的书写方法知识导图课前·

新知导学1．构成条件(1)具有两个__________不同的电极。

(2)合适的__________溶液。

(3)形成________回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。

(4)能自发地发生________________反应。活泼性

原电池的工作原理电解质

闭合

氧化还原

2．装置图(以Zn－Cu原电池为例)注：这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池。电极Zn电极Cu电极电极名称________________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_______________________________________总反应式____________________________________

3．工作原理(以上述原电池为例)负极

正极

流出

流入

氧化

还原

Zn－2e－═══Zn2＋

Cu2＋＋2e－═══Cu

Zn＋Cu2＋═══Zn2＋＋Cu

(1)盐桥在原电池装置中的作用是什么？(2)原电池工作时，阴、阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？微思考【答案】(1)①连接两个“半电池”，形成闭合回路；②盐桥中的阳离子移向正极区电解质溶液中，阴离子移向负极区电解质溶液中，使氧化还原反应持续进行，不断产生电流。(2)原电池的电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)(1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置。 (

)(2)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。 (

)(3)不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可以实现。 (

)(4)碳棒不能用来作原电池的电极。 (

)(5)反应Cu＋2Ag＋═══2Ag＋Cu2＋能以原电池的形式来实现。

(

)【答案】(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√2．内电路将两电极浸入__________________中，阴、阳离子作__________________。还原性

原电池的设计氧化性

电解质溶液

定向运动

3．闭合回路【答案】负正(1)NaOH＋HCl═══NaCl＋H2O可自发进行，能否设计成原电池？(2)Zn－Cu－稀硫酸原电池中，正极“半电池”可设计为Cu－稀硫酸，负极“半电池”可设计为Zn－ZnSO4溶液，这一说法是否正确？微思考【答案】(1)NaOH＋HCl═══NaCl＋H2O不能设计成原电池，因该反应不是氧化还原反应。(2)正确。 (2020·山东临沂高二检测)某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋═══Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是 (

)【答案】A选项正极负极电解质溶液ACZnCuCl2BZnCuCuSO4CZnMgCuSO4DCuZnZnCl2课堂·

素养初培任务一原电池工作原理素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想在新型化学电源中考查电极名称、电极反应式的书写或正误判断、电子或离子移动方向、电解质溶液酸碱性的变化情况等，常以选择题形式考查，也会在大题中与其他化学反应原理知识一起考查[情境导入](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)试分析用镁、铝作电极，氢氧化钠溶液作电解质溶液构成原电池时的正、负极及电子得失情况。【答案】镁、铝、氢氧化钠溶液构成的原电池中，发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O═══2NaAlO2＋3H2↑，铝失去电子，作负极，H2O得到电子，镁作正极。[深化理解]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．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3.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。

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：[典例精练](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。【答案】C任务二原电池原理的应用素养探源核心素养考查途径科学探究与创新意识变化观念与平衡思想常考查形成原电池对化学反应速率的影响，原电池结构的判断——给出反应原理，能发生该反应的原电池装置等[情境导入]锌是一种蓝白色金属，熔点为419.5℃。在室温下，性较脆；100～150℃时，变软；超过200℃后，又变脆。锌的化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止锌进一步被氧化。锌与稀硫酸反应所用原电池装置如下图所示：(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)根据反应Na2CO3＋2HCl═══2NaCl＋H2O＋CO2↑能设计出原电池吗？【答案】不能；因为这个反应不是氧化还原反应，反应过程中没有电子的转移，不符合原电池的构成条件。(3)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。[深化理解]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。(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。原电池是一种将化学能转化为电能的装置，因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。在电池中，通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动，将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行，使其成为两个“半反应”。设计原电池思路：①电极材料的选择。负极一般选用活动性强的金属材料，正极一般选用活动性比负极弱的金属材料或石墨等惰性电极。②电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。③保证设计出的原电池装置中，还原剂在负极上发生反应，氧化剂在正极上发生反应。(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。

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FeCl3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[典例精练]【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正确。

利用反应Zn＋2FeCl3═══ZnCl2＋2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图，并注明电极材料。

(1)正极材料为__________，电极反应式为___________________________________。(2)负极材料为__________，电极