高二化学人教版选择性必修一第四章　第一节　第1课时　原电池的工作原理(共22张PPT)

(共22张PPT)
第一节　原电池
第1课时　原电池的工作原理
第四章　 化学反应与电能
空间站太阳能电池板
[学习目标]
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.掌握原电池原理的应用，能设计简单的原电池(难点)。
新课导入
电池在生活中的应用很广泛，那电池是怎么工作的呢？
一、原电池的工作原理
2H+ + 2e- == H2↑（还原反应）
Zn - 2e- == Zn2+（氧化反应）
Zn + H2SO4== ZnSO4 + H2↑
正极：
负极：
总反应：
装置特点：
将化学能转化为电能的装置称为原电池
知识回顾
1．实验探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理
(1)实验现象：
(2)实验结论：
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。
均能构成原电池，将化学能转化成电能。
一、原电池的工作原理
盐桥的作用：
① 使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触 (离子通路）；
② 平衡电荷(离子库，可以源源不断的供给需要的离子)。
特别注意
一、原电池的工作原理
(3)分析上述电池的工作原理
负极 正极
电极材料
电极反应
反应类型
总反应
电子流向
离子移向
Ⅱ中盐桥作用

锌片 铜片
Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应 还原反应
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
由锌极通过导线流向铜极
阳离子移向正极，阴离子移向负极
构成闭合回路，使离子通过，传导电流
一、原电池的工作原理
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_____________________________________。
(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_________________________________________________________
____________________________。
Cl－
K＋
形成闭合回路，平衡电荷，产生稳定电流
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
一、原电池的工作原理
(1)定义：把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件
反应
自发进行的氧化还原反应（能对外界释放能量）
电极
两个活泼性不同的电极
溶液
电解质溶液
回路
形成闭合回路
内电路：电解质溶液(作离子导体)
外电路：导线(作电子导体)
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
一、原电池的工作原理
2．原电池
(1)下列反应理论上能用于设计成原电池的是______(填序号)。
①HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　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
一、原电池的工作原理
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
一、原电池的工作原理
①Cu-正极：2H＋＋2e－===H2↑； Fe-负极：Fe－2e－===Fe2＋
②Zn-负极：Zn－2e－===Zn2＋； Fe-正极：Cu2＋＋2e－===Cu
⑤Ag-正极：2Ag＋＋2e－=== 2Ag；Cu-负极：Cu－2e－===Cu2＋
思考交流 2
原电池中正、负极的判断
判断依据 负极 正极
电子流动方向 电子流出极 电子流入极
电解质溶液离子 定向移动方向 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
一、原电池的工作原理
归纳总结
二、原电池工作原理的应用
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_____，分析原因是___________________________________________
____________________________________。
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
b：Zn＋2H＋=== Zn2＋＋H2↑
a：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
“Cu—稀盐酸—Zn”原电池
1．加快化学反应速率
探究学习1
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
负极
电子流向：d→a
活动性：a>b
活动性：b>c
活动性：d>c
活动性：d>a
二、原电池工作原理的应用
2．比较金属的活动性强弱
探究学习2
二、原电池工作原理的应用
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
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
(2)写出电极反应式
负极：________________；正极：___________________。
Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
二、原电池工作原理的应用
3．设计原电池
探究学习3
二、原电池工作原理的应用
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
自我测试
1.下列有关原电池的说法正确的是
A.CaO＋H2O===Ca(OH)2，反应放出大量的热，可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B.在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液(稀H2SO4 )形成闭合回路，所以有电流产生
C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极发生氧化反应
D.在原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应
√
非氧化还原反应
电子不能通过电解质溶液，只能通过导线传递
负极材料本身可能不参与反应
自我测试
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
√
均为原电池装置
电子从负极经外电路流向正极
电流：装置乙在一段时间内变化不大，但甲在较短时间内就会衰减
铜作正极，铜本身不是反应物
自我测试
3.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 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1 NaOH溶液中，如图所示。
(1)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。由此实验得到的结论是_________________________________________________________。
Mg
Al
利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质
自我测试
3.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 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1 NaOH溶液中，如图所示。
(2)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：
_________________________________________________________________。
不可靠
在两电极之间连上一个电流表，测电流方向，判断原电池的正、负极
本节内容结束