1.2 第1课时　原电池的工作原理 课件(共22张PPT)-高中化学鲁科版选择性必修第一册

(共22张PPT)
第1课时　原电池的工作原理
第1章　第2节　
1.理解原电池的工作原理，能根据电极反应、电流方向或离子的移动方向判断
原电池的正极和负极(重点)。
2.能正确书写原电池电极反应和电池总反应方程式(难点)。
3.能设计简单的原电池并能理解原电池工作原理的应用。
学习目标
情境思考
动力系统：氢燃料电池
氢氧燃料电池被认为是利用氢能解决未来人类能源危机的途径之一。氢氧燃料电池可将化学能直接转换为电能，能量转换效率通常为60%
～ 80%，而且污染少、噪音小、装置可大可小、使用方便。
电池究竟是一种什么样的装置？它在工作时，装置中发生了什么变化？
原电池的工作原理
一
1.实验探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理
实验结论：
实验现象：
两种电池均产生电流，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转。
两种装置均能构成原电池，将化学能转化成电能。
分析上述电池的工作原理：
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
Cu2+
Cu2+
A
e-
－
+
负极
正极
Zn－2e－===Zn2＋
氧化反应
Cu2＋＋2e－===Cu
还原反应
阳离子移向正极，阴离子移向负极
电子由锌极通过导线流向铜极
总反应：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
盐桥：构成闭合回路，使离子通过，传导电流
思考交流1
根据以上实验探究回答下列问题：
(1)盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼脂)中离子移动方向：_____移向ZnSO4溶液，______移向CuSO4溶液。盐桥在原电池装置中的作用是
_____________________________________。
Cl－
K＋
形成闭合回路，平衡电荷，产生稳定电流
思考交流1
(2)对比图Ⅰ与图Ⅱ两装置，能更有效地将化学能转化为电能的是
______，其原因是___________________________________________
_____________________________________。
图Ⅱ
图Ⅰ装置中负极直接与CuSO4溶液接触，导致部
分化学能转化为热能，产生的电流强度小
2.原电池
(1)定义：利用氧化还原反应将化学能直接转化为电能的装置。
只有氧化还原反应才能有电子转移，有机会形成电流
这种装置是如何构成的呢？
氧化还原反应在这样的装置中是如何产生电流的呢？
(2)原电池的构成条件
可能是电极本身
可能是与电极接触的氧化剂、还原剂
外电路电子导体，只有电子通过
内电路离子导体，只有离子通过
自发的氧化还原反应（能对外释放能量）
反应
电极
电极反应物
导体
导电材料
金属和金属（或非金属）
电解质溶液
金属（形成闭合回路）
(3)原电池工作原理示意图
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
A
e-
－
+
负极
正极
发生还原反应
电极反应物：
活泼的非金属或其他较强氧化剂
发生氧化反应
电极反应物：活泼的金属或其他还原剂
离子导体（电解质溶液、熔盐、离子液体等）
阳离子移向
阴离子移向
电子沿导线传递产生电流
思考交流2
(1)下列反应理论上能用于设计成原电池的是______(填序号)。
①HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＜0
②2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0
③4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＜0
②③
思考交流2
(2)下列装置中，能构成原电池的是________(填序号)，能构成原电池的指出电极的名称并写出电极反应。
①②⑤
答案　①Cu是正极：2H＋＋2e－===H2↑；Fe是负极：Fe－2e－=== Fe2＋。
②Zn是负极：Zn－2e－===Zn2＋；Fe是正极：Cu2＋＋2e－===Cu。
⑤Ag是正极：2Ag＋＋2e－=== 2Ag；Cu是负极：Cu－2e－===Cu2＋。
原电池中正、负极的判断
归纳总结
判断依据 负极 正极
电子流动方向 电子流出极 电子流入极
离子导体中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极
电流方向 电流流入极 电流流出极
两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应
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
原电池工作原理的应用
二
1.加快化学反应速率
当试管a中滴入CuSO4溶液后，观察到其中产生气泡的速率较试管b中的____，其原因是
_________________________________________________________。
快
CuSO4溶液与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小锌铜原电池，加快产生H2的速率
2.比较金属的活动性强弱
有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验 装置
部分实验现象 a极质量减小， b极质量增加 b极有气体产生， c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。
d＞a＞b＞c
金属活动性：a>b
金属活动性：b>c
金属活动性：d>c
活动性：d>a
一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极强于正极。
归纳总结
3.设计原电池
利用反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池装置。
(1)在下图方框中画出两种原电池装置图，标明电极材料和电解质溶液。

　　　单液原电池装置图　　　　　　 带盐桥的双液原电池装置图

(说明：正极材料除石墨外，还可以用银、金、铂等)
(2)写出电极反应式。
负极：__________________________________。
正极：__________________________________。
3.设计原电池
利用反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池装置。
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
设计原电池的一般思路
首先将氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应。
其次确定正、负极选择电极材料，还原剂(一般为比较活泼的金属)为负极，比较不活泼的金属或惰性电极为正极。
最后用导线连接两个电极并插入电解质溶液形成闭合回路，如果两个半反应分别在两个容器中进行，中间应用盐桥连接。
归纳总结