1.2.1 原电池的工作原理-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第二节　化学能转化为电能——电池
　
第1课时　原电池的工作原理
探究学习一 原电池的工作原理
1．实验探究：铜锌原电池的构造与工作原理
称
逐渐溶解
增加
变浅
偏转
原点
化学 电
负 失 氧化
Zn－2e－=Zn2＋ Zn2+
正 得 还原
Cu2＋＋2e－= Cu 铜
Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu
Zn 负 Cu 正
Zn2＋ Cu2＋
Cl- K+
？想一想
1．比较铜锌原电池I与铜锌原电池Ⅱ构成上的差异，哪一种原电池化学能转化电能的效率高？说明理由？
第二种 铜锌原电池I中，锌能与电解质溶液中的Cu2＋直接发生氧化还原反应，转化为热能，电能利用效率较低;铜锌原电池Ⅱ中，锌与Cu2＋彼此隔离，锌发生氧化反应失去的电子都通过导线，能较充分将化学能转化为电能。
？想一想
(1)构成闭合回路，形成原电池。
(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。
(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，维持两电极电势差(平衡电荷)，使电池能持续提供电流。
2．盐桥有什么作用？
2．原电池的工作原理
(1)定义：将 能转化为 能的装置。
(2)装置构成的条件：
。
电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、自发进行的氧化还原反应
化学
电
(3)电极
负极——电子 (还原剂发生 反应)的电极。
正极——电子 (氧化剂发生 反应)的电极。
氧化
还原
流出
流入
(4) 3个移动方向
①电子移向：电子从 极流出经外电路流入 极。
②电流方向：电流从 极流向 极。
③离子移动方向：阳离子向 极移动，阴离子向 极移动。
负
正
正
负
正
负
总结归纳 原电池的工作原理简图
【理解应用】
1．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是(　　)
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应：2H＋＋2e－=H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
×
√
×
【思维模型】
原电池正、负电极的判断
2．(2015天津高考题改编)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。回答下列问题：
(1)铜电极上的电极反应式为 ，发生 (填“氧化”“还原”)反应。
(2)锌电极的名称为 ，该原电池的总反应为 。
(3)电池工作一段时间后，甲池溶液的 (填“”“减小”或“”，下同 )，乙池溶液的总质量 。
Cu2＋＋2e－=Cu　 还原
负极
Cu2＋＋Zn=Zn2+＋Cu
不变
增加
【思维模型】
原电池电极反应式的书写
(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。
【思维模型】
根据键能计算反应热的方法
正确书写化学方程式。
分析断裂或形成的化学键的数目。
代入公式计算：Q＝E1(断裂反应物化学键吸收总能量)－E2形成(反应产物化学键释放总能量)。
探究学习二 原电池工作原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率 。
加快
2．比较金属的活动性强弱
在原电池中，若两电极是两种活泼性不同的金属，一般负极金属的活泼性比正极金属的的活泼性 。
强
任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。
还原性较强的物质在负极上失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。
将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。
3．设计化学电池
【理解应用】
1．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：__________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极_________________；②正极________________________。
2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2+
Cu－2e－=Cu2＋　 2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋
①不含盐桥 ②含盐桥

(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
【思维模型】
根据氧化还原反应设计化学电池
2．依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag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)该原电池的正极可以选用_____________材料。
【理解应用】
铜　 硝酸银溶液　
2Ag＋＋2e－=2Ag
负(或铜) 　 正(或银)　
Cu－2e－=Cu2＋　
银　铂、石墨　
3．[2017·北京]可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能发生。已知实验时，在甲溶液的上层加有一层无色有机液体，以防止空气中的氧气氧化铁元素。
其中甲溶液是__________________________，
操作及现象是____________________________________________________________。
FeSO4溶液
分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液于试管中，滴加KSCN溶液，后者红色加深
【思维模型】
已知氧化还原总反应式，书写电极反应式步骤
①分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。
正极反应：氧化剂→还原产物，
负极反应：还原剂→氧化产物。
②在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。
③根据质量守恒配平电极反应式。
提醒
(1)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式(先写)。
(2)书写原电池电极反应式应注意电解质溶液参加反应。
(3)电极反应式得失电子数相等时，将两式相加得总反应式。
1．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
【基础达标】
【基础达标】
2．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。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为(　　)
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
【基础达标】
3．铜片、银片设计成如图所示的原电池。下列关于原电池的叙述正确的是(　　)
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu
C．该原电池的总反应：2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼胶，其作用是传递电子
4．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)
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，在甲中溶入FeCl2固体，
乙中石墨电极为负极
【基础达标】
【素养提升】
6．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应是________________，
正极反应是________________。
(2)电流的方向是____________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗______g 锌，有________个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是_______________(设溶液体积不变)。
Zn－2e－=Zn2＋
由Cu极经导线流向Zn极
2H＋＋2e－=H2↑
4.875
9.03×1022　
0.75 mol·L－1