课题一原电池的工作原理
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课件26张PPT。专题1
化学反应与
能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
课题一 原电池的工作原理[实验1] 向一只小烧杯中加入1mol/L硫酸铜溶液30mL，再加入适量锌粉，用温度计感受反应中的热量变化。锌粉与硫酸铜溶液反应置换出铜，并放出热量。
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
Zn+Cu2+=Zn2++Cu请完成下列实验探究活动，
分析锌与硫酸铜溶液反应
中能量转化写出电极反应式和电池总反应方程式。溶液中阴、阳离子如何移动？
理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？知识回顾铜锌原电池实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：
活泼性不同的两个金属电极
或金属与非金属导体负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验（可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中第二组实验实验探究形成原电池的条件第三组实验实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（可以）（2）组成原电池的条件?（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。 ? （2）电极材料均插入电解质溶液中。 ? （3）两极相连形成闭合电路。 ? （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。ABCDEFMN1.下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV原电池构成条件典型例题：VP[实验2] 按图1-8组装好仪器，向两只烧杯中分别加入30mL1mol/LCuSO4溶液和30mL1mol/LZnSO4溶液，将连接导线和电流计的锌片和铜片分别插入ZnSO4溶液和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察实验现象。取出盐桥观察实验现象。实验现象： 有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。
取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。分析：盐桥在此的作用是什么？盐桥的作用：
（1）构成闭合回路得出结论 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。（2）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。请同学们思考：上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。ZnSO4溶液 CuSO4溶液负极（锌片）： Zn －2e－ = Zn 2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu2+ + 2e－ = Cu （还原反应）电池反应（总反应方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究?二、由两个半电池组成原电池的工作原理（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。①在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。
②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）
A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极
B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极
C 和阴离子都移向Zn极
D 和阴离子都移向Cu 极B2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,
该反应的的原电池正确组合是（ ）C典型例题：请根据氧化还原反应 :
2I－ +2 Fe3+ = I2 + 2Fe2+
设计成原电池。采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。石墨 2I－ – 2e－ = I2石墨 2Fe3+ + 2e－ = 2Fe2+ FeCl3溶液、KI溶液负极：
正极：
电解质溶液：完成课本P14 活动与探究（3）原电池的正负极的判断方法电子流出的极
电子流入的极——负极
——正极 较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料 质量增加的电极
工作后
质量减少的电极——负极
——正极——正极
——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极
发生还原反应的极——负极
——正极1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
A.Mg B.Fe C.Al D.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( )
A.不变 B先变大后变小
C逐渐变大 D.逐渐变小C典型例题：3.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极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b > d D．b > d > c > a B4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线
将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯
中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是DA. 铁圈和银圈左右摇摆不定
B. 保持平衡状态
C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜4.利用原电池原理设计新型化学电池。2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；1.进行金属活动性强弱比较；3. 防止金属的腐蚀，可以将金属作为原电池的正极而受到保护，如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：(2)比较反应速率例2 ：
下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和 1mol/L 盐酸；B.A.纯锌和1mol/L 硫酸；纯锌和18 mol/L 硫酸；C.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（ D ）原电池原理应用：(1)比较金属活动性强弱。例3：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速
率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)(3)比较金属腐蚀的快慢原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用例4：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。
“热敷袋”是利用 放出热量。
2)炭粉的主要作用是 。
3)加入氯化钠的主要作用是 。
4)木屑的作用是 。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池原理应用： 拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的
现象。
两极反应式为：正极 ；
负极 。
该装置将 能转化为 能。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，
则负极为 ，
总反应方程为 。
镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转Al-3e—+4OH－=AlO2－+2H2OMg－2e—=Mg2+ 化学电2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2H++2e—=H2↑总结原电池的定义：
原电池反应的本质：
构成原电池的条件：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。氧化还原反应①电解质溶液
②两个活泼性不同的导体做电极
③形成闭合回路
④有能自发进行的氧化还原反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液
盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e- =H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极 2H++2e- =H2↑Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子原 电 池 原 理外电路内电路
化学反应与
能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
课题一 原电池的工作原理[实验1] 向一只小烧杯中加入1mol/L硫酸铜溶液30mL，再加入适量锌粉，用温度计感受反应中的热量变化。锌粉与硫酸铜溶液反应置换出铜，并放出热量。
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
Zn+Cu2+=Zn2++Cu请完成下列实验探究活动，
分析锌与硫酸铜溶液反应
中能量转化写出电极反应式和电池总反应方程式。溶液中阴、阳离子如何移动？
理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？知识回顾铜锌原电池实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：
活泼性不同的两个金属电极
或金属与非金属导体负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验（可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中第二组实验实验探究形成原电池的条件第三组实验实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（可以）（2）组成原电池的条件?（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。 ? （2）电极材料均插入电解质溶液中。 ? （3）两极相连形成闭合电路。 ? （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。ABCDEFMN1.下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV原电池构成条件典型例题：VP[实验2] 按图1-8组装好仪器，向两只烧杯中分别加入30mL1mol/LCuSO4溶液和30mL1mol/LZnSO4溶液，将连接导线和电流计的锌片和铜片分别插入ZnSO4溶液和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察实验现象。取出盐桥观察实验现象。实验现象： 有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。
取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。分析：盐桥在此的作用是什么？盐桥的作用：
（1）构成闭合回路得出结论 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。（2）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。请同学们思考：上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。ZnSO4溶液 CuSO4溶液负极（锌片）： Zn －2e－ = Zn 2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu2+ + 2e－ = Cu （还原反应）电池反应（总反应方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究?二、由两个半电池组成原电池的工作原理（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。①在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。
②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）
A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极
B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极
C 和阴离子都移向Zn极
D 和阴离子都移向Cu 极B2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,
该反应的的原电池正确组合是（ ）C典型例题：请根据氧化还原反应 :
2I－ +2 Fe3+ = I2 + 2Fe2+
设计成原电池。采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。石墨 2I－ – 2e－ = I2石墨 2Fe3+ + 2e－ = 2Fe2+ FeCl3溶液、KI溶液负极：
正极：
电解质溶液：完成课本P14 活动与探究（3）原电池的正负极的判断方法电子流出的极
电子流入的极——负极
——正极 较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料 质量增加的电极
工作后
质量减少的电极——负极
——正极——正极
——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极
发生还原反应的极——负极
——正极1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
A.Mg B.Fe C.Al D.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( )
A.不变 B先变大后变小
C逐渐变大 D.逐渐变小C典型例题：3.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极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b > d D．b > d > c > a B4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线
将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯
中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是DA. 铁圈和银圈左右摇摆不定
B. 保持平衡状态
C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜4.利用原电池原理设计新型化学电池。2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；1.进行金属活动性强弱比较；3. 防止金属的腐蚀，可以将金属作为原电池的正极而受到保护，如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：(2)比较反应速率例2 ：
下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和 1mol/L 盐酸；B.A.纯锌和1mol/L 硫酸；纯锌和18 mol/L 硫酸；C.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（ D ）原电池原理应用：(1)比较金属活动性强弱。例3：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速
率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)(3)比较金属腐蚀的快慢原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用例4：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。
“热敷袋”是利用 放出热量。
2)炭粉的主要作用是 。
3)加入氯化钠的主要作用是 。
4)木屑的作用是 。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池原理应用： 拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的
现象。
两极反应式为：正极 ；
负极 。
该装置将 能转化为 能。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，
则负极为 ，
总反应方程为 。
镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转Al-3e—+4OH－=AlO2－+2H2OMg－2e—=Mg2+ 化学电2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2H++2e—=H2↑总结原电池的定义：
原电池反应的本质：
构成原电池的条件：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。氧化还原反应①电解质溶液
②两个活泼性不同的导体做电极
③形成闭合回路
④有能自发进行的氧化还原反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液
盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e- =H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极 2H++2e- =H2↑Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子原 电 池 原 理外电路内电路