鲁科版高中化学选择性必修1第1章化学反应与能量转化1.2.1原电池的工作原理教学课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
学习目标
1、通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的原理及其构成条件
2、能正确判断原电池的正负极，会书写其电极方程式
3.电子导体
——导线
——传导电荷的电解质
——在两极上自发进行氧化还原反应
形成闭合回路
【温故知新】
1、原电池：把化学能转化为电能的装置。
2H2 4e =4H+
O2 +4e- + 4H+ =2H2O
还原剂(H2)
失去电子
发生氧化反应
氧化剂(O2)
得到电子
发生还原反应
还原剂失去的电子从负极流出
流入正极
经外电路
e-
内电路（电解质溶液）通过离子定向流动，产生电流
SO42-
H+
外电路电子电子定向移动产生电流
电 子：
负极
正极
导线
阳离子：
正极
阴离子：
负极
溶液
溶液
3、原电池的工作原理
任务1.设计装置，将反应Zn＋CuSO4 ZnSO4＋Cu
产生的化学能转化为电能。
任务2.分析原电池的构成要素及各部分的作用
正极材料
得电子场所
任务2.分析原电池的构成要素及各部分的作用
电子导体
离子导体
正极反应物
负极材料
失电子场所
负极反应物
氧化
还原
任务3.分析原电池的工作原理，写出电极反应。
Zn - 2e- == Zn2+
负极
Cu2+ + 2e- == Cu
正极
Zn＋Cu2+ == Zn2+＋Cu
总反应
负极
正极
e-
e-
Zn2+
SO4
2-
4.锌片表面附着大量红色固体
3.电流表指针偏转
5.电流表指针发生回偏，电流迅速衰减
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
4.锌片表面附着大量红色固体
3.电流表指针偏转
5.电流表指针发生回偏，电流迅速衰减
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
6.温度升高
问2：电流为什么出现衰减？
问1：锌片表面附着的大量红色固体是什么？如何产生的？
铜单质
锌片和溶液中的铜离子直接反应
当锌片表面析出大量的铜之后，减小了锌片与溶液的接触面积，进而减缓了原电池反应的速率，电流出现衰减。
电子
沿导线流向铜片，被铜片周围的铜离子得到
仍存在锌片上，被锌片周围的铜离子直接得到
问3：电池在工作过程中温度为什么会升高？
Zn与CuSO4溶液
不直接接触
关键
任务4.如何改进？画出改进装置图。
盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液；琼胶的作用是防止U管中溶液流出；
盐桥
是一种“离子导体”
K+和Cl-能在内部自由移动。
改进原电池装置
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。
盐桥有什么作用？
双液原电池的构成要素及作用
ZnSO4 溶液、盐桥、
CuSO4 溶液
离子导体
导线
电极材料
锌片、铜片
电子导体
锌片、Cu2+
电极反应物
任务5.分析双液原电池的构成要素及工作原理
双液原电池装置的工作原理
负极
正极
锌片 负极材料
铜片 正极材料
电子通过导线流向铜片
负极
正极
双液原电池装置的工作原理
K+
Cl-
盐桥中的K+会进入CuSO4溶液，Cl-会进入ZnSO4溶液
负极
正极
双液原电池装置的工作原理
Zn - 2e- == Zn2+
负极
Cu2+ + 2e- == Cu
正极
电极反应式：
Zn＋Cu2+ == Zn2+＋Cu
总反应
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
两个原电池的工作原理及电极反应式。
对 比
相同点：氧化还原反应原理；两个电极及电极反应；都能产生电流；
外电路均是电子的定向移动， 内电路均是离子的定向移动。
不同点：单液电池Zn和Cu2+直接接触，两个半反应在同一区域进行，
能量转化率低，电流强度弱不稳定，持续时间短。　　　
双液电池Zn和Cu2+不直接接触，两个半反应在不同区域进行，
能量转化率高，电流强度大稳定，持续时间长。
两个原电池异同
电子流动电路
离子移动电路
电子流动电路
离子移动电路
单
液
电
池
双
液
电
池
【基础达标】
1．铂片、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
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
失电子氧化反应
得电子还原反应
电池反应
阴离子流向
阳离子移向
导
线
电极
反应式
电极反应
（半反应）
离
子
导
体
电子流出
电子流入
Zn
Cu
判断依据 正极 负极
电极材料 _______________________ _________
电子流向 _________ _________
电极反应 _________ _________
电极现象 ___________________ _________
离子移向 阳离子移向 阴离子移向
电极减轻
不活泼金属或非金属导体
活泼金属
电子流入
电子流出
还原反应
氧化反应
电极增重或产生气体
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
4．金属腐蚀的防护
应用：在轮船外壳上镶嵌锌块
2.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是 (　　)
A.外电路的电流方向为:X→外电路→Y
B.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Zn
C.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
3．“暖宝宝”采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当(　　)
（原材料：铁粉、水、活性炭、蛭石、食盐)
A．正极 B．负极
C．阳极 D．阴极
B
4．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(　　)
A．a>b>c>d　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
C
5、将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,并经过一段时间后,下列叙述中正确的是(　　)
A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出
B．负极附近Cl－的浓度减小
C．正极附近Cl－的浓度逐渐增大
D．溶液中Cl－的浓度基本不变
D
6．将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中均有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀。下列叙述中，正确的是(　)
A．金属活动性：A>B
B．金属活动性：B>A
C．在后者装置中，金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应
D．在后者装置中，金属B的表面上有明显气泡产生，金属A表面无明显现象
A
7．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋e－=H2↑
A
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。
④复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式(先写)
判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。
负极： Cu - 2e- = Cu2+
正极： 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
先写出总反应：
拆成离子方程式：
Cu + 2Fe3＋ = Cu2＋ + 2Fe2＋
根据化合价升降判断正负极
Cu
C
FeCl3溶液
Cu+2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2
盐桥
Cu
C
CuCl2溶液
FeCl3溶液
G
将反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 设计成双液盐桥电池
根据氧化还原反应电子转移判断电极反应
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液
负极： Cu - 2e- = Cu2+
正极： 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+