《原电池的工作原理》课件

第一节原电池

课时1原电池的工作原理第四章化学反应与电能1.原电池是将

能转变为

能的装置。

2.原电池原理(以铜锌原电池、硫酸铜溶液作电解质溶液为例)化学电自学检测知识回顾思考：铜片会有气泡产生吗？为什么？活动一“热敷贴”中氯化钠起到什么作用?炭粉的主要作用是什么?下列各装置能形成原电池的有哪些?总结原电池的构成条件。氯化钠溶于水形成电解质溶液。炭粉作原电池的正极材料,与铁、氯化钠溶液构成原电池,从而加速铁的氧化。原电池构成的条件:①有活性不同的两个电极;②有电解质溶液;③形成闭合回路;④能自发进行的氧化还原反应。上述实验设计的电池因锌与CuSO4溶液直接接触能反应,时间稍长电流很快就减弱,效率比较低,不适合实际应用。若设计成双液原电池,避免了Cu2+在锌片上直接还原析出铜,以延长电池的放电时间,提高供电效率。(1)下图装置能构成原电池吗?若不能,怎样才能构成原电池?

(2)盐桥有什么作用?(3)叙述实验现象,写出电极反应式及电池反应。(4)分析盐桥中离子的移动方向。活动二因左边烧杯的溶液中c(Zn2+)增大,右边烧杯的溶液中c(Cu2+)减小,为了使溶液保持电中性,盐桥中的Cl-移向负极区(ZnSO4溶液),K+移向正极区(CuSO4溶液)。①构成闭合回路，形成原电池。②盐桥中阴、阳离子定向迁移，电解质溶液呈电中性。③避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。盐桥的作用：思考与讨论1.课本中图4-1所示的铜锌原电池工作时，电子导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？2.铜锌原电池可以看作由两个半电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。铜锌原电池工作时，电子由锌片沿导线移向铜片，阴离子（Cl-，SO42-)在电解质溶液中移向锌片，阳离子（K+,Cu2+）移向铜片3.请结合课本中图4-1绘制反映原电池工作原理的示意图，并与同学交流。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。思考与讨论双液电池工作原理示意图微思考1.盐桥中有电子流过吗?溶液中的离子能通过盐桥吗?溶液中的SO42-浓度如何变化?2.原电池的负极失去电子的总数与正极得到电子的总数有什么关系?没有;不能;不变。相等。3.试判断图中原电池装置的正、负极。你认为判断原电池正、负极时需要注意什么?甲池:Mg作负极,Al作正极;乙池:Al作负极,Mg作正极。需要注意:在原电池中,失电子(电子流出)发生氧化反应的一极为负极,得电子(电子流入)发生还原反应的一极为正极。在判断原电池正、负极时,不能只考虑金属活动性的相对强弱,还要考虑其能否与电解质溶液发生氧化还原反应。微思考试写出“热敷贴”中正、负极的电极反应式。并归纳原电池的电极反应式的书写思路。负极:Fe-2e-=Fe2+;正极:O2+4e-+2H2O=4OH-。电极反应方程式的书写书写思路:1.先判断原电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂;2.再结合电解质溶液的酸碱性确定还原产物和氧化产物;3.根据情况补充H+、OH-、H2O。3.然后根据电荷守恒、原子守恒等书写并配平电极反应式。原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：1．外电路：负极(________较强的物质)e－

正极(________较强的物质)。2．内电路：将两电极浸入_____________中，阴、阳离子作________________。还原性

氧化性

电解质溶液

定向运动

3．闭合回路负正原电池的设计原电池原理的应用(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）设计原电池例如,以2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原电池。①将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极的电极反应。本例的电极反应为

负极:Cu-2e-=Cu2+,正极:2Fe3++2e-=2Fe2+。原电池原理的应用②确定电极材料。如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、石墨棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极,用铂丝或石墨棒作正极。原电池原理的应用③确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质,因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。原电池原理的应用④构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。设计原电池时,若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,通常加入强碱或强酸。如燃料电池,水中一般要加入KOH或H2SO4。原电池原理的应用

随堂检测1.下列关于原电池的叙述中正确的是(

)A.原电池能将化学能转变为电能B.原电池负极发生的电极反应是还原反应C.原电池在工作时其正极不断产生电子,并经外电路流向负极D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成答案

A解析

原电池是将化学能转变为电能的装置,A正确;原电池负极失电子,发生的电极反应是氧化反应,B错误;原电池在工作时其负极不断产生电子,并经外电路流向正极,C错误;原电池的电极一般为活动性不同的两种金属或金属与非金属导体,D错误。2.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是(

)①在外电路中,电子由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e-===Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④答案

B解析

Cu的金属性强于Ag的,则Cu作负极,Ag作正极。在外电路中,电子由Cu流向Ag,正极反应式为Ag++e-===Ag,负极反应式为Cu-2e-===Cu2+。若取出盐桥,破坏了闭合回路,原电池不能工作。该原电池反应为2AgNO3+Cu===Cu(NO3)2+2Ag,若将AgNO3溶液与Cu接触,发生反应的化学方程式也为2AgNO3+Cu===Cu(NO3)2+2Ag。3.(双选)(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(

)选项正极负极电解质溶液ACZnCuCl2溶液BZnCuCuSO4溶液CCuZnCuSO4溶液DCuZnZnCl2溶液答案

AC解析

将Zn+Cu2+===Zn2++Cu拆分为两个半反应:氧化反应(负极反应)为Zn-2e-===Zn2+;还原反应(正极反应)为Cu2++2e-===Cu。则该原电池的负极是Zn,正极是比锌不活泼的金属(如Cu、Ag等)或导电的非金属(如石墨棒),电解质溶液中含Cu2+(如CuCl2溶液、CuSO4溶液等)。4.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应和电池总反应。答案