2022届高中化学新教材同步选择性必修第一册 第4章 第一节 第1课时 原电池的工作原理.pptx

1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 原电池的工作原理 1.宏观辨识与微观探析：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.变化观念与平衡思想：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过程变化，并能理解带 有盐桥原电池的实用性。 核心素养发展目标 一、原电池的工作原理 随堂演练知识落实 课时对点练 二、原电池的应用 内 容 索 引 1.原电池的构成条件 (1)定义：能把 转化为 的装置。 (2)构成条件： 一、原电池的工作原理 化学能电

2、能 活泼性不同 电解质 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象锌片 ，铜片上 ，电流表指针发生_ 能量转换_转化为_ 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的 失去电子形成 进入溶液 在硫酸铜溶液中， 正极一端的 获得电子变成 沉积在铜片上 2.实验探究：锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 逐渐溶解有红色物质生成偏转 化学能 ZnZn2 Cu2Cu 电能 电子或离子 移动方向 电子： 极流向 极 盐桥： 移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液 工作原理，电 极反应式 负极：_( 反应) 正极：_( 反应) 总反应：_ 负正 Cl-K Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu 氧化 还原 Z

3、nCu2=Zn2Cu 特别提醒盐桥的作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电 中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰减。 原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 3.原电池工作原理示意图 (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)铜锌原电池中电子由锌电极经过溶液流向铜电极() (4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极() (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属() 正误判断正误判断 深度深度思考思考 1.如图是某同学设计的原电池装置， (1)电极上发生_(填反应类型)，作_(填电极名称)。

4、(2)电极的电极反应式为_。 (3)该原电池的总反应式为_。 (4)盐桥中装有含氯化钾的琼胶，其作用是_ _。 还原反应原电池的正极 Cu2e=Cu2 2Fe3Cu=Cu22Fe2 形成闭合回路、平衡电荷(答 案合理即可) 2.根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。 (1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池： 正极反应式是_； 负极反应式是_； 原电池总反应的离子方程式是_。 2H2e=H2 Fe2e=Fe2 Fe2H=Fe2H2 (2)有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法：将一 定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放 置一段

5、时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不 会损失。在此形成的原电池中： 负极反应式是_； 正极反应式是_； 总反应方程式是_。 2Al6e=2Al3 3Ag2S6e=6Ag3S2 3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S 解析要善于抓住题示信息。“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变 化：Ag2SAg，显然这是原电池的正极反应：3Ag2S6e=6Ag 3S2，负极反应应为活泼金属发生氧化反应：2Al6e=2Al3，正极 生成的S2和负极生成的Al3在溶液中都能水解且相互促进：2Al33S2 6H2O=2Al(OH)33H2S，有臭鸡蛋气味的硫化氢气体产生。原电 池

6、的总反应为上述三个反应式的加合：3Ag2S2Al6H2O=6Ag 2Al(OH)33H2S。 归纳总结 一般电极反应式的书写方法 (1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。 (2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。 (3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。 返回 二、原电池的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4 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 CuZn微小原电池，加快产生H2的速率。 2.比较金属活动性强弱 例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极

7、溶解，b 极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：ab。 3.设计原电池 理论上，任何一个 的氧化还原反应，都可以设计成原电池。 (a)外电路 负极化合价升高的物质 正极活泼性弱的物质，一般选碳棒 自发 (b)内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。 如：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2 化合价升高的物质负极：_ 活泼性较弱的物质正极：_ 化合价降低的物质电解质溶液：_ 示意图 Cu C FeCl3 正误判断正误判断 (1)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池() (2)将Mg和Al导线连接放入NaOH溶液，Al不断溶解，说明活泼性MgAl () (3)足量的Zn

8、与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因 为c( )增大() (4)增大浓度，能加快原电池反应的速率() 一般来说，设计成原电池的反应为放热反应，但有些吸热反应如果能自 发进行也可设计成原电池，如： 易错警示 通过调节B中的pH，实现原电池电极的转换，若正方向放热，则逆方向 吸热，均能构成原电池。 装置 现象 金属A不断溶解形成二价金属离子C极质量增加 A极有气泡产生 1.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 深度深度思考思考 根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是_。 A2e=A2 (2)装置乙中正极的电极反应式是_。 (3)装置丙中溶液

9、的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。 Cu22e= Cu 变大 DABC 解析甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解， 则A为负极、B为正极，活动性：AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B 为负极，活动性：BC；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性： DA，随着H的消耗，pH变大。 2.依据氧化还原反应：Cu2Ag=Cu22Ag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)银电极的电极反应式是_；X电极的电极反应式是 _。 (3)外电路中的电子是从_极流向_极。 (4)该原电池

10、的正极是_，还可以选用_等材料。 铜硝酸银溶液 2Ag2e=2Ag Cu2e=Cu2 负(或铜)正(或银) 银铂、石墨 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：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag， 电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。 设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择 (1)电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别 在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极

11、材料具有 相同的阳离子。 (2)电池的电极材料必须能导电。 活动性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极。 金属和非金属。如锌作负极，石墨棒作正极。 金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极。 惰性电极。如氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。 方法指导 返回 1.(2019甘肃武威第十八中学高二上期末)下列装置中，能构成原电池的是 123 随堂演练知识落实 4 1234 2.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是 A.均发生了化学能转化为电能的过程 B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 12

12、34 解析两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化为电能的过程，故A 正确； 锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，故C正确； 图乙装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲装置产生的电流在 较短时间内就会衰减，故D正确。 根据原电池的工作原理， 锌比铜活泼，锌作负极、 铜作正极，铜本身不是 反应物，故B错误； 1342 3.(2019江西临川第一中学高二月考)某合作学习小组的同学利用下列氧化 还原反应设计原电池：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO4 5Fe2(SO4)3K2SO48H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正 确的是 A.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 B.

13、乙烧杯中发生还原反应 C.外电路的电流方向是从a到b 1342 由上述分析可知，a为正极，b为负极，则电流方向为从a到b，C项正确； 4.已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、 Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题： (1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因 _。 1342 二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而铝作负极被腐蚀 解析当Cu、Al导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而铝被 腐蚀。 1342 (2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否 构成原电池？_。若能，请写出电极反应

14、式，负极：_， 正极：_。(若不能，后两空不填) 能Cu2e=Cu2 2Fe32e=2Fe2 解析因为Fe2(SO4)3能与Cu发生反应：Fe2(SO4)3Cu=2FeSO4CuSO4， 因此根据给出条件可以设计成原电池，其负极为Cu，电极反应为Cu2e =Cu2，正极为石墨，电极反应为2Fe32e=2Fe2。 1342 (3)设计一种以铁和稀硫酸的反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标 明电极材料及电池的正、负极)。 答案如图 解析因为反应为FeH2SO4=FeSO4H2，所以负极为Fe，正极为 Cu、Ag或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。 返回 题组一原电池的构成及工作原理 1.下

15、列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是 123456789 1011121314 对点训练 课时对点练 15 解析装置B、C中无化学反应发生；D不能形成闭合回路；只有A能形 成原电池，铜电极上有氢气产生。 123456789 101112131415 2.(2019江西赣州南康中学、于都中学高二上月考)如图所示，杠杆AB两 端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使 其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间 后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力 变化) A.当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B.当M

16、为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C.当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D.当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 解析杠杆为导体时，该装置形成原电池，Fe为负极、Cu为正极，A、B、 C三个选项中Fe均会溶解，质量减轻，所以B端高。杠杆为绝缘体时，不 形成原电池，D选项中只在铁球上发生FeCu2=Fe2Cu的反应，铁 球质量增加，B端低。 123456789 101112131415 123456789 101112131415 3.(2019成都高二检测)在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b 为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是 A.碳棒上有气体放出

17、，溶液pH变大 B.a是正极，b是负极 C.导线中有电子流动，电子从a极流向b极 D.a极上发生了氧化反应 解析a为活泼金属，比碳棒活泼，作负极。 4.下列关于原电池的叙述正确的是 A.在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B.正极反应为Cu22e=Cu C.实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D.将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 123456789 101112131415 解析该原电池中Cu作负极，Ag作正极，电极反应为Cu2e=Cu2 (负极)，2Ag2e=2Ag(正极)，盐桥起到了传递离子、形成闭合回路 的作用，电子是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反

18、。D选项 正确。 123456789 101112131415 5.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是 解析由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即 Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。 C.盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D.乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s) Co2(aq)=Co(s)Cd2(aq) B.反应2Ag(s)Cd2(aq)=Cd(s)2Ag(aq) 能够发生 123456789 101112131415 题组二原电池电极的判断和电极反应式

19、书写 6.对于原电池的电极名称，叙述错误的是 A.发生氧化反应的一极为负极B.正极为电子流入的一极 C.比较不活泼的金属为负极D.电流流出的一极为正极 解析原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；相对不活泼的 金属(或非金属导体)为正极，发生还原反应。 123456789 101112131415 A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原 C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3得到电子变为Fe2，被 还原，I失去电子变为I2，被

20、氧化，A、B项正确； 电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确； 123456789 101112131415 123456789 101112131415 8.原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。 下列说法错误的是 A.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2 B.由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al3e=Al3 C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al4OH3e = 2H2O D.由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2 123456789 1011121314

21、15 解析铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe2e=Fe2，故A错误； 铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al3e=Al3，故B正确； Al与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu2e=Cu2， 故D正确。 题组三原电池工作原理的应用 9.有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动 性顺序是 A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C； A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A.ACDB B.A

22、BCD C.CABD D.BDCA 123456789 1011121314 15 解析活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时 插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：AB； C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极导线正极， 电流方向与电子方向相反，电流由正极D导线负极C，则活动性：C D； A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电 池的正极，较不活泼，则活动性：AC； B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为 原电池的负极，则活动性：DB；所以有：ACDB，故A项正确。 123456789 10111213141

23、5 10.a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉 分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的 体积(V)与时间(t)的关系正确的是 123456789 101112131415 解析H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，H2的量由H2SO4的物质的量决 定。a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原电 池，反应速率加快，但产生H2的体积相等。 11.(2019宁夏长庆高级中学高二上期末)如图所示装置，电流表A发生偏 转，同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应 是下列各组中的 A

24、.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 C.A是Fe，B是Ag，C为AgNO3溶液 D.A是Ag，B是Fe，C为AgNO3溶液 123456789 101112131415 123456789 101112131415 解析根据题意可知，在该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所 以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以排除A、C选项； A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项中正极H放电析出氢气，D选项 中正极析出金属Ag，D项正确。 12.某化学兴趣小组利用反应Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2，设计了如图 所示的原电池装置，下列说法正确的是

25、A.Zn为负极，发生还原反应 B.b电极反应式为2Fe32e=2Fe2 C.电子流动方向是a电极FeCl3溶液b电极 D.电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 123456789 1011121314 15 解析根据Cl的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池 反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn2e =Zn2，A、B项错误； 电子流动方向是b电极导线a电极，C错误； 正极材料的活泼性应比负极材料弱，D正确。 13.(2019泉州高二质检)为了避免锌 片与Cu2直接接触发生反应而影响 原电池的放电效率，有人设计了如 图装置，按要求回答下列问题： 12

26、3456789 101112131415 综合强化 (1)此装置工作时，可以观察到的现象是_ _，电池总反应式为_。 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 ZnCu2=Zn2Cu 解析该装置为锌铜原电池，总反应式为ZnCu2=CuZn2，电池 工作时，观察到锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出，电流表 指针发生偏转。 123456789 101112131415 (2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成_，铜和铜盐溶液组成 _，中间通过盐桥连接起来。 锌半电池 铜半电池 解析Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。 锌电极(或负极) 盐桥 1234567

27、89 101112131415 (4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_的定向移动来导电的。在工 作时，K移向_。 离子 正极区(或CuSO4溶液) 解析盐桥中，K向正极区或CuSO4溶液移动，Cl向负极区或ZnSO4溶 液移动，这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。 123456789 10 14.能源是现代社会发展的三大支柱之一，化学在提高能源的利用率和开 发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。 (1)下列装置中能够实现化学能转化为电能的是_ (填字母)。 1112131415 C 解析原电池的构成条件：有两个活泼性不同的电极，将电极插入 电解质溶液中，

28、两电极间构成闭合回路，能自发地进行氧化还原反 应，C装置符合构成原电池的条件，故C正确。 123456789 101112131415 (2)写出该装置正极的电极反应式：_。 解析C装置中Ag作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应 式为2H2e=H2。 2H2e=H2 123456789 101112131415 (3)该装置中溶液里的阴离子移向_(填电极的化学式)极。Zn 解析阴离子移向负极锌。 123456789 101112131415 (4)若装置中转移了0.2 mol电子，则理论上溶液增加的质量是_。 6.3 g 解析装置中转移了0.2 mol电子，根据总反应：2HZn=Zn

29、2H2， 则理论上溶液质量增重0.165 g0.12 g6.3 g。 123456789 1011121314 15.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位 同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1稀硫酸中，乙 同学将电极放入6 molL1NaOH溶液中，如图所示。 15 (1)写出甲池中发生的有关电极反应式： 负极_， 正极_。 Mg2e=Mg2 2H2e=H2 解析甲池中电池总反应方程式为MgH2SO4=MgSO4H2，Mg作 负极，电极反应式为Mg2e=Mg2，Al作正极，电极反应式为2H 2e=H2。 123456789 101112131

30、415 (2)乙池中负极为_，正极发生_反应，总反应的离子方程式为_ _。 解析乙池中电池总反应方程式为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2，所以负极为Al，正极为Mg，正极上发生还原反应。 Al还原 2OH2H2O= 3H2 2Al 123456789 101112131415 (3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构 成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_(填 写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出_活动性更强。 解析甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极。若根 据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。 Mg Al 123456789 101112131415 (4)由此实验，可得到如下哪些结论？_(填字母)。 A.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 D.该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析 (5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、 负极”的做法_(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提 出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：_ _。 AD 不可靠 根据电路中电流的方向 或电子转移的方向 返回