（2019）新人教版高中化学选择性必修一第四章第1节第1课时 原电池原理 ppt课件.pptx

1、人人教教版版（20192019版）版） 化学化学化学反应原理第四章 化学反应与电能第一节 原电池 第1课时 原电池工作原理一、原电池的工作原理【活动活动1】 温故知新温故知新下列所示装置是否能构成原电池下列所示装置是否能构成原电池将化学能转化为电能将化学能转化为电能？请说明理由。？请说明理由。1、原电池的组成：、原电池的组成：有两种活动性不同的电极有两种活动性不同的电极 （金属或导电非金属单质）；（金属或导电非金属单质）；电解质溶液或电解质溶液或熔融熔融电解质；电解质；形成闭合回路；形成闭合回路；自发进行的氧化还原反应。自发进行的氧化还原反应。Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+负极：负

2、极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：正极：Cu2+ + 2e- CuCuCuSOSO4 4溶液溶液e-e-ZnZn2 2+ +CuCuZnZnCuCu2+2+电极反应：总反应方程式：总反应方程式：【活动【活动2】写出两个电极上的写出两个电极上的反应式和总反应的离子方程式。反应式和总反应的离子方程式。 原电池工作时，电子在导线中的运动方向？原电池工作时，电子在导线中的运动方向？ 阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎么样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎么样的？离子导体CuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液【活动【活动3】再次再次体验原电池体验原电池 , 进行实验，观察过程。进行实验，观

3、察过程。现象描述：现象描述：刚开始锌片逐渐溶解，铜片表面刚开始锌片逐渐溶解，铜片表面有红色固体生成有红色固体生成，电流表电流表指针发生偏转；指针发生偏转； 【活动【活动3 3】讨论单液原电池的缺点，改进方法？讨论单液原电池的缺点，改进方法？ 一段时间后，锌片表面也有铜析出，电流表读数不断减小；时间稍一段时间后，锌片表面也有铜析出，电流表读数不断减小；时间稍长锌片表面逐渐被铜覆盖。电流很快减弱。溶液温度升高。长锌片表面逐渐被铜覆盖。电流很快减弱。溶液温度升高。CuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液 锌与硫酸铜溶液直接接触反应，锌与硫酸铜溶液直接接触反应，化学能转化为电能效率低化学能转化为电能效率低(部分化

4、学能直部分化学能直接转化为热能接转化为热能),不能持续产生电流。不能持续产生电流。改进方法：把改进方法：把锌与硫酸铜溶液分开。锌与硫酸铜溶液分开。解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触，即：把把锌与硫酸铜溶液分开锌与硫酸铜溶液分开原电池装置的改造该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？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？ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液ZnCuA？有盐桥有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即电路中有电流通过。存在时电流计指针发生偏转，即电路中有电流通过。取出盐桥取出盐桥，电流计指针即回到零点，即电路中没有电流通过。电流计指针即

5、回到零点，即电路中没有电流通过。电流持续时间比单液的长。电流持续时间比单液的长。 盐桥中装含有饱和盐桥中装含有饱和KCl溶液的琼胶溶液的琼胶。胶体不流出，离子可在其中自由移动。胶体不流出，离子可在其中自由移动。 盐桥的作用：盐桥的作用：(1)离子通道，离子通道，构成通路。构成通路。(2)平衡电荷，减少电离平衡电荷，减少电离的衰减。的衰减。【活动【活动4】改进原电池，完成设计并进行实验改进原电池，完成设计并进行实验观察实验现象CuCuSOSO4 4溶液溶液CuZnZn2+2+CuCu2+2+ClCl- -K K+ +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。Zn

6、ZnSOSO4 4溶液溶液e e- -Zne e- -负极氧化反应正极还原反应+-原电池装置的改造离子导体 半电池：半电池：原电池是由两个原电池是由两个半电池半电池组成的；半电池中的反应就是组成的；半电池中的反应就是半反应半反应, ,即即电极反应。电极反应。所以半电池又叫所以半电池又叫电极电极。负极半电池负极半电池 正极半电池正极半电池半电池构成半电池构成概念补充：双液原电池概念补充：双液原电池 由金属电极和相应的金属阳离子电解质溶液由金属电极和相应的金属阳离子电解质溶液 组成。组成。（如：（如：Zn2+/Zn）电解质溶液由电解质溶液由发生还原反应的离子发生还原反应的离子 （可溶性）电（可溶性

7、）电解质组成。（如：解质组成。（如：Cu2+/Cu）如何增大双液原电池的电流呢？如何增大双液原电池的电流呢？ 减小电阻，将盐桥换成膜减小电阻，将盐桥换成膜 双液原电池的优缺点双液原电池的优缺点 (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)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极()(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)。深度思考(2)电极的电极反应式为_。(3)该原电池的总反应式为_。(4)盐

8、桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_。还原反应原电池的正极Cu2e=Cu22Fe3Cu=Cu22Fe2形成闭合回路、平衡电荷(答案合理即可)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电极经导线流向Cu电极D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高3.(2020西安检测)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=2MnSO45Fe2(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.乙烧

9、杯中发生还原反应C.外电路的电流方向是从a到bD.电池工作时，盐桥中的 移向甲烧杯二、原电池的应用1.加快化学反应速率加快化学反应速率在锌与稀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.金属活动性强弱比较金属活动性强弱比较一般来说，作负极的金属的活动性强于正极金属。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。1.10 mL浓度为1 molL1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是

10、A.加入适量的3 molL1的硫酸溶液B.加入适量的蒸馏水C.加入数滴硫酸铜溶液D.加入适量的硫酸钠溶液应用体验题组三原电池工作原理的应用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.ABCDC.CABD D.BDCA123456789 10 11 12 13 14 1510.a、

11、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 10 11 12 13 14 15解析H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，生成的H2的量由H2SO4的物质的量决 定。 a中部分 Z n 与 C u S O4发 生 反 应 置 换 出 C u 并 形 成“Zn|H2SO4|Cu”原电池，反应速率加快，但两种情况产生H2的体积相等。理论上，任何一个 的氧化还原反应，都可以设计成原电池。自发3.设计原电池设计原电池化合价升高的物质负极：_活泼性较弱的物质正

12、极：C化合价降低的物质电解质溶液：_示意图 如：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2CuFeCl3CuFeCl3化合价升高的物质负极：_活泼性较弱的物质正极：C化合价降低的物质电解质溶液：_示意图 如：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2CuFeCl3CuFeCl314.(1)利用反应Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题：写出电极反应式：正极：_； 负极：_。 2Fe32e=2Fe2图中X是_，Y是_。 原电池工作时，盐桥中的_(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。 Cu2e=Cu2FeCl3CuCl2阳(2)利用反应2CuO22H2SO4=

13、2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反应式为_。 O24e4H=2H2O123456789 10 11 12 13 14 15(2)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反应式为_。 O24e4H=2H2O解析Cu作负极，O2在正极上得电子：O24e4H=2H2O。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，如发进行也可设计成原电池，如：通过调节通过调节B中的中的pH，实现原电池电极的转换，若正方向

14、放热，则逆方向，实现原电池电极的转换，若正方向放热，则逆方向吸热，均能构成原电池吸热，均能构成原电池。易错警示易错警示13.(2020江西临川第一中学月考)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：(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_，电池总反应式为_。综合强化锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转ZnCu2=Zn2Cu(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(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO42- 向_移动，硫酸铜溶液中SO42- 向_移动。锌电极(或负极)盐桥