4.1原电池第一课时课件(共32张PPT)2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 4.1原电池第一课时课件(共32张PPT)2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-27 15:13:22 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第一课时 原电池的工作原理
学习目标
1、以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理及形成条件。
2、学会判断原电池的正、负极，掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写。
3、认识带盐桥的原电池，理解盐桥的用途。
知识回顾
Cu2＋
SO42－
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
Cu2＋
Zn2+
SO42－
SO42－
Cu2＋
Cu2＋
e－
e－
A
锌
铜
－
+
e-
e-
CuSO4溶液
总反应：Zn＋Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
还原反应
Cu2＋+2e－=Cu
氧化反应
Zn－ 2e－=Zn2＋
e-
e-
Cu
一、原电池的形成条件及工作原理
2、构成原电池的条件
①两极：
②一液：
③一线：
④一反应：
一般为两种活泼性不同的金属（或一种金属与非金属导体，石墨）
电解质溶液，或熔融电解质（酒精、蔗糖、CCl4不是电解质）
用导线相连（或直接接触）
自发进行的氧化还原反应
知识回顾
一、原电池的工作原理及形成条件
1、原电池的定义：
将化学能转化为电能的装置
Cu2+
3、工作原理
电极
负
极
正
极
定义:
电子流出(失电子)的一极
电极材料：
较活泼金属
定义:
电极材料：
电子流入(得电子)的一极
较不活泼金属或碳棒
电极
反应
负极:
正极:
电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应
电极本身失电子，发生氧化反应
电池反应：
电子流动方向：
负极 导线 正极
阳离子移向正极
阴离子移向负极
溶液中离子
移动方向：
负极
正极
Zn － 2e- = Zn2+
Cu2+ + 2e- = Cu
一、原电池的工作原理及形成条件
Cu2+
得失电子守恒后，两电极反应式相加
Zn＋Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
开始实验现象
锌片 Zn-2e-=Zn2+
铜 Cu2++2e-=Cu
电流表
锌片腐蚀，不断溶解
铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转
一段时间实验现象
锌片被红色物质覆盖
电流表读数不断减小
【数字实验探究单液原电池】
新知探究
新知探究
【数字实验探究单液原电池】
温度
电流
17.3 ℃
0.126A
25 ℃
0.026A
一、原电池的工作原理及形成条件
开始电流强度较大，随后减弱。
【思考】电流衰减的原因 不使用时，该原电池能否长期保存？如何改进呢？
①因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，所以最后无电流产生。
②不能，Zn会和CuSO4 直接反应存在缺陷！
Cu
Zn
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn2+
SO42-
A
2、烧杯中加什么溶液？
实验设计
不与锌反应的溶液，
一般加金属对应的盐溶液。
SO42-
Zn2+
1、安培表指针会偏转吗？为什么？
3、怎样构成闭合回路？
新知探究
盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂
盐桥
K+和Cl-在盐桥中能移动
实验设计
新知探究
半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。
SO42－
Zn2+
e－
e－
SO42－
Cu2+
K+
盐桥工作示意图
Cu
Zn
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
Cl－
K+
K+
Cl－
K+
K+
K+
Cl－
Cl－
K+
Cl－
Cl－
Cl－
新知探究
Zn片
Cu片
ZnSO4
CuSO4
Cl－
K＋
K＋
Cl－
【思考3】盐桥中K+和Cl-的移动方向？
【思考1】盐桥中有电子流过吗？
不能，两溶液中SO42-浓度不变
【思考2】两溶液中的离子能通过盐桥吗？
K+向正极移动，Cl-向负极移动；
没有,电子不下水，离子不上岸
新知探究
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
盐桥：
通常是将浸泡了饱和KCl(KNO3)溶液的琼胶装在U型管中。
特点：
3、离子只出不进。
1、盐桥中的K+、Cl-可以自由移动
2、琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。
作用：
1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
2、平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
锌半电池
铜半电池
电极反应：
负极：
正极：
总反应：
Cu2++2e- =Cu
Zn－2e- =Zn2+
Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu
ZnSO4溶液
Cu
Zn
CuSO4溶液
盐桥
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
银半电池
铜半电池
电极反应：
负极：
正极：
总反应：
Cu － 2e- = Cu2+
2Ag + +2e- =2Ag
Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag
AgNO3溶液
CuSO4溶液
Cu
Ag
盐桥
新知演练
【练习1】书写电极方程式及总方程式
【练习2】请根据离子反应： Fe + Cu2+＝ Fe2+ + Cu设计一个带盐桥的双液原电池。书写电极方程式。
新知演练
FeSO4溶液
CuSO4溶液
Cu
Fe
盐桥
总反应：Fe + Cu2+＝ Fe2+ + Cu
电极反应：
负极：
正极：
Fe－2e- =Fe2+
Cu2++2e- =Cu
CuSO4 溶液
A
Fe
双液原电池优点：
1、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应， 增加了原电池的使用寿命。
2、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，电流持续稳定 ，提高了原电池的使用效率。
A
新知探究
新知探究
电流较大，
衰减快，
转化效率低
电流较小，
电流稳定，
转化效率高
【数字实验探究单、双液原电池】
【思考】双液原电池电流弱的原因？
(1)离子运动的距离长
(2)离子运动的通道窄
(3)离子容量小
改进
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？
①阳离子交换膜：只允许阳离子通过
③质 子 交 换 膜：只允许H+通过
②阴离子交换膜：只允许阴离子通过
新知探究
5、膜电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
离子交换膜：
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
新知探究
微电池
【膜电池模型】
ZnSO4
CuSO4
KCl溶液
Zn
Cu
DIS
玻璃片（用双面胶粘贴铜片）
玻璃片（用双面胶粘贴铜片）
浸CuSO4aq
滤纸
浸ZnSO4aq
滤纸
铜片
锌片
隔膜
课堂小结
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
【练习3】用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
C
新知演练
新知演练
【练习4】下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，
甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（ ）
b极是电池的正极
B. 甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯
C. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
D. 电池的总反应离子方程式为：
MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
石墨
石墨
甲
乙
盐桥
a
b
KMnO4、MnSO4、H2SO4溶液
Fe2(SO4)3、FeSO4溶液
D
【练习5】一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是（ ）
A．右池中的银电极作负极
B．正极反应为Ag－e－= Ag＋
C．总反应为Ag＋＋Cl－ = AgCl↓
D．盐桥中的NO3-向右池方向移动
C
新知演练
新知探究
1、加快反应速率
二、原电池的工作原理的应用
原理：在形成的原电池中，氧化和还原反应分别在两极上发生反应，溶液中离子运动相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率更快。
典例：在锌与稀硫酸制氢气的反应中，滴加几滴硫酸铜溶液可以加快制取氢气的速率。
新知探究
2、判断金属活泼性
原理：在原电池中，金属活泼性负极一般强于正极。
负极
发生氧化反应
电子流出
溶解的一极
金属
性弱
正极
发生还原反应
电子流入
有气泡产生的一极
质量增加的一极
金属
性强
二、原电池的工作原理的应用
电流流入
质量减轻的一极
电流流出
新知探究
【练习6】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
B
新知探究
3、设计原电池（双液）
Fe + Cu2+= Fe2++Cu
Fe -2e- = Fe2+
Cu2++2e- = Cu
负极 电极材料
电解质溶液
正极 电极材料
电解质溶液
Fe
Cu、C、Pt等
CuCl2、CuSO4
负极
正极
(1)拆分反应；
(2)接着确定负、正极材料；
(3)再确定电解质溶液；
(4)最后画出装置。
总结：
二、原电池的工作原理的应用
FeCl2、FeSO4
FeSO4溶液
CuSO4溶液
Cu
Fe
盐桥
【练习】步步高大本P118
新知探究
4、防止金属被腐蚀
例：船体嵌入锌块、埋地钢管焊上镁条等！
二、原电池的工作原理的应用
牺牲阳极的阴极保护法
新知探究
1、电极判断
负极
发生氧化反应
电子流出
溶解的一极
正极
发生还原反应
电子流入
有气泡产生的一极
质量增加的一极
电流流入
质量减轻的一极
电流流出
三、原电池电极反应式的书写
活泼性较强的金属
活泼性较弱的金属
阴离子移向的一极
阳离子移向的一极
新知探究
三、原电池电极反应式的书写
2、书写电极方程式
负极：
正极：
3、总方程式书写
一般为负极材料失电子，发生氧化反应。
一般为电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。
正负极电极方程式得失电子守恒后相加即得总方程式。
【练习】步步高大本P118
课程结束
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第一课时 原电池的工作原理
学习目标
1、以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理及形成条件。
2、学会判断原电池的正、负极，掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写。
3、认识带盐桥的原电池，理解盐桥的用途。
知识回顾
Cu2＋
SO42－
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
Cu2＋
Zn2+
SO42－
SO42－
Cu2＋
Cu2＋
e－
e－
A
锌
铜
－
+
e-
e-
CuSO4溶液
总反应：Zn＋Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
还原反应
Cu2＋+2e－=Cu
氧化反应
Zn－ 2e－=Zn2＋
e-
e-
Cu
一、原电池的形成条件及工作原理
2、构成原电池的条件
①两极：
②一液：
③一线：
④一反应：
一般为两种活泼性不同的金属（或一种金属与非金属导体，石墨）
电解质溶液，或熔融电解质（酒精、蔗糖、CCl4不是电解质）
用导线相连（或直接接触）
自发进行的氧化还原反应
知识回顾
一、原电池的工作原理及形成条件
1、原电池的定义：
将化学能转化为电能的装置
Cu2+
3、工作原理
电极
负
极
正
极
定义:
电子流出(失电子)的一极
电极材料：
较活泼金属
定义:
电极材料：
电子流入(得电子)的一极
较不活泼金属或碳棒
电极
反应
负极:
正极:
电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应
电极本身失电子，发生氧化反应
电池反应：
电子流动方向：
负极 导线 正极
阳离子移向正极
阴离子移向负极
溶液中离子
移动方向：
负极
正极
Zn － 2e- = Zn2+
Cu2+ + 2e- = Cu
一、原电池的工作原理及形成条件
Cu2+
得失电子守恒后，两电极反应式相加
Zn＋Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
开始实验现象
锌片 Zn-2e-=Zn2+
铜 Cu2++2e-=Cu
电流表
锌片腐蚀，不断溶解
铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转
一段时间实验现象
锌片被红色物质覆盖
电流表读数不断减小
【数字实验探究单液原电池】
新知探究
新知探究
【数字实验探究单液原电池】
温度
电流
17.3 ℃
0.126A
25 ℃
0.026A
一、原电池的工作原理及形成条件
开始电流强度较大，随后减弱。
【思考】电流衰减的原因 不使用时，该原电池能否长期保存？如何改进呢？
①因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，所以最后无电流产生。
②不能，Zn会和CuSO4 直接反应存在缺陷！
Cu
Zn
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn2+
SO42-
A
2、烧杯中加什么溶液？
实验设计
不与锌反应的溶液，
一般加金属对应的盐溶液。
SO42-
Zn2+
1、安培表指针会偏转吗？为什么？
3、怎样构成闭合回路？
新知探究
盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂
盐桥
K+和Cl-在盐桥中能移动
实验设计
新知探究
半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。
SO42－
Zn2+
e－
e－
SO42－
Cu2+
K+
盐桥工作示意图
Cu
Zn
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
Cl－
K+
K+
Cl－
K+
K+
K+
Cl－
Cl－
K+
Cl－
Cl－
Cl－
新知探究
Zn片
Cu片
ZnSO4
CuSO4
Cl－
K＋
K＋
Cl－
【思考3】盐桥中K+和Cl-的移动方向？
【思考1】盐桥中有电子流过吗？
不能，两溶液中SO42-浓度不变
【思考2】两溶液中的离子能通过盐桥吗？
K+向正极移动，Cl-向负极移动；
没有,电子不下水，离子不上岸
新知探究
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
盐桥：
通常是将浸泡了饱和KCl(KNO3)溶液的琼胶装在U型管中。
特点：
3、离子只出不进。
1、盐桥中的K+、Cl-可以自由移动
2、琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。
作用：
1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
2、平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
锌半电池
铜半电池
电极反应：
负极：
正极：
总反应：
Cu2++2e- =Cu
Zn－2e- =Zn2+
Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu
ZnSO4溶液
Cu
Zn
CuSO4溶液
盐桥
4、双液原电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
银半电池
铜半电池
电极反应：
负极：
正极：
总反应：
Cu － 2e- = Cu2+
2Ag + +2e- =2Ag
Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag
AgNO3溶液
CuSO4溶液
Cu
Ag
盐桥
新知演练
【练习1】书写电极方程式及总方程式
【练习2】请根据离子反应： Fe + Cu2+＝ Fe2+ + Cu设计一个带盐桥的双液原电池。书写电极方程式。
新知演练
FeSO4溶液
CuSO4溶液
Cu
Fe
盐桥
总反应：Fe + Cu2+＝ Fe2+ + Cu
电极反应：
负极：
正极：
Fe－2e- =Fe2+
Cu2++2e- =Cu
CuSO4 溶液
A
Fe
双液原电池优点：
1、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应， 增加了原电池的使用寿命。
2、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，电流持续稳定 ，提高了原电池的使用效率。
A
新知探究
新知探究
电流较大，
衰减快，
转化效率低
电流较小，
电流稳定，
转化效率高
【数字实验探究单、双液原电池】
【思考】双液原电池电流弱的原因？
(1)离子运动的距离长
(2)离子运动的通道窄
(3)离子容量小
改进
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？
①阳离子交换膜：只允许阳离子通过
③质 子 交 换 膜：只允许H+通过
②阴离子交换膜：只允许阴离子通过
新知探究
5、膜电池
一、原电池的工作原理及形成条件
新知探究
离子交换膜：
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
新知探究
微电池
【膜电池模型】
ZnSO4
CuSO4
KCl溶液
Zn
Cu
DIS
玻璃片（用双面胶粘贴铜片）
玻璃片（用双面胶粘贴铜片）
浸CuSO4aq
滤纸
浸ZnSO4aq
滤纸
铜片
锌片
隔膜
课堂小结
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
【练习3】用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
C
新知演练
新知演练
【练习4】下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，
甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（ ）
b极是电池的正极
B. 甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯
C. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
D. 电池的总反应离子方程式为：
MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
石墨
石墨
甲
乙
盐桥
a
b
KMnO4、MnSO4、H2SO4溶液
Fe2(SO4)3、FeSO4溶液
D
【练习5】一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是（ ）
A．右池中的银电极作负极
B．正极反应为Ag－e－= Ag＋
C．总反应为Ag＋＋Cl－ = AgCl↓
D．盐桥中的NO3-向右池方向移动
C
新知演练
新知探究
1、加快反应速率
二、原电池的工作原理的应用
原理：在形成的原电池中，氧化和还原反应分别在两极上发生反应，溶液中离子运动相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率更快。
典例：在锌与稀硫酸制氢气的反应中，滴加几滴硫酸铜溶液可以加快制取氢气的速率。
新知探究
2、判断金属活泼性
原理：在原电池中，金属活泼性负极一般强于正极。
负极
发生氧化反应
电子流出
溶解的一极
金属
性弱
正极
发生还原反应
电子流入
有气泡产生的一极
质量增加的一极
金属
性强
二、原电池的工作原理的应用
电流流入
质量减轻的一极
电流流出
新知探究
【练习6】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
B
新知探究
3、设计原电池（双液）
Fe + Cu2+= Fe2++Cu
Fe -2e- = Fe2+
Cu2++2e- = Cu
负极 电极材料
电解质溶液
正极 电极材料
电解质溶液
Fe
Cu、C、Pt等
CuCl2、CuSO4
负极
正极
(1)拆分反应；
(2)接着确定负、正极材料；
(3)再确定电解质溶液；
(4)最后画出装置。
总结：
二、原电池的工作原理的应用
FeCl2、FeSO4
FeSO4溶液
CuSO4溶液
Cu
Fe
盐桥
【练习】步步高大本P118
新知探究
4、防止金属被腐蚀
例：船体嵌入锌块、埋地钢管焊上镁条等！
二、原电池的工作原理的应用
牺牲阳极的阴极保护法
新知探究
1、电极判断
负极
发生氧化反应
电子流出
溶解的一极
正极
发生还原反应
电子流入
有气泡产生的一极
质量增加的一极
电流流入
质量减轻的一极
电流流出
三、原电池电极反应式的书写
活泼性较强的金属
活泼性较弱的金属
阴离子移向的一极
阳离子移向的一极
新知探究
三、原电池电极反应式的书写
2、书写电极方程式
负极：
正极：
3、总方程式书写
一般为负极材料失电子，发生氧化反应。
一般为电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。
正负极电极方程式得失电子守恒后相加即得总方程式。
【练习】步步高大本P118
课程结束