原电池原理及应用(江苏省徐州市邳州市)
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课件22张PPT。第二单元
化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理
【思考】下列装置是否能形成原电池？（１）（２）（３）（４）【复习一 】构成原电池的条件：1、有两种活动性不同的金属（或金属与非金属）作电极。2、电极材料均插入电解质溶液中(能发生氧化还原反应）。3、两极相连形成闭合电路。两极一液一连线负极（活泼金属）：正极（较不活泼金属做或非金属）：电子流出的一极、发生氧化反应电子流入的一极、发生还原反应［问题］在左图（１）装置中，可以观察到什么现象？［现象］（１）（２）［问题］在左图（２）装置中，可以观察到什么现象？［现象］［分析］Ｚｎ片能与稀硫酸直接反应放出氢气Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑［分析］铜片上：2Ｈ＋＋２ｅ-=H2 ↑锌片上：Ｚｎ－２ｅ-=Ｚｎ２＋总反应：Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑思考锌片上有气泡，铜片上无气泡锌片溶解，铜片上有气泡［复习二］原电池的工作原理氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）［结论］把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流．【思考】有什么方法使左图装置构成闭合回路，形成原电池呢？盐桥 将电解质溶液装在倒置的U形管中，跨接于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个烧杯中的溶液连成一个通路。 ［实验一］按下图进行实验，注意观察现象．［实验现象］②锌片溶解质量减少；③铜片上有红色物质析出。[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池，称为铜锌原电池．
负极
正极（锌片）：（铜片）：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ①电流计指针偏转，并指示电子是由锌片流向铜片；总电池反应式是：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋一、双液原电池的工作原理［实验二］继续观察实验一装置中电流计电流强度随时间延续的情况，以及锌片表面的变化。 实验现象：指针偏转角度渐渐减少，同时锌片表面有铜 析出。讨论：如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以及能使该装置原电池得到持续、稳定的电流呢？［设想］若把装置中左烧杯中的CuSO4溶液换成ZnSO4溶液可以吗？ ［实验三］教材P12“实验1-9” 实验现象：①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏转角度随时间的延续几乎保持不变；②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上有红色物质析出；③取出盐桥电流计指针回到零点。 实验结论：Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原电池（双液原电池），能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没有电流产生，不能形成原电池．一、双液原电池的工作原理１、构造特点：由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。２、电极反应：负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）电池反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu3、电子、电流的流向外电路：电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）；电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）；内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。４、盐桥的作用通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。 ５、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。 ［小结］练习：利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 参考答案 二、原电池的原理及形成条件 ［小结］1、原电池的定义： 化学能转变为电能的装置。 ２、构成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或金属与非金属）作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。两极－液－连线3、原电池的电极：①材料种类：②负极：还原剂，发生氧化反应的一极； ③正、负极的判断方法：电流计指针的偏转方向：电子流出或电流流入的一极为负极，
电子流入或电流流出的一极为正极正极：氧化剂，发生还原反应的一极；金属—金属（活泼性不同）；
金属—非金属；金属—金属氧化物等。1.关于原电池的叙述中正确的是（ ）
构成原电池两极的必须是两种不同金属
内电路阳离子移向的一极为正极，外电路电子流出的一极为负极
原电池工作中总是负极溶解，正极上有物质析出
原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
2.判断下图装置，哪些能形成原电池（ ）
3.发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应是（ ）
A、C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H＞0
B、NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H＜0
C、4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) △H＜0
D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H＜0B AEC D 随堂检测4.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是5。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵2Fe3++Fe=3Fe2+( D )( Zn∣AgNO3∣C )( Fe∣Fe2(SO4)3∣C )A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；
B. 保持平衡状态；
C. 铁圈向下倾斜；
D. 银圈向下倾斜； 任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。6判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑
⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e- ＝Zn2+2H++2e- ＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e - ＝Fe2+Cu2++2e- ＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4 ⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e- ＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝ Fe2++H2↑或 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑7.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该反应的原电池是( )
8.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。B ①Mg—Al—稀H2SO4原电池：
负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）
正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）
电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑
②Al—Mg—NaOH原电池：
负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应）
电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 9、 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
化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理
【思考】下列装置是否能形成原电池？（１）（２）（３）（４）【复习一 】构成原电池的条件：1、有两种活动性不同的金属（或金属与非金属）作电极。2、电极材料均插入电解质溶液中(能发生氧化还原反应）。3、两极相连形成闭合电路。两极一液一连线负极（活泼金属）：正极（较不活泼金属做或非金属）：电子流出的一极、发生氧化反应电子流入的一极、发生还原反应［问题］在左图（１）装置中，可以观察到什么现象？［现象］（１）（２）［问题］在左图（２）装置中，可以观察到什么现象？［现象］［分析］Ｚｎ片能与稀硫酸直接反应放出氢气Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑［分析］铜片上：2Ｈ＋＋２ｅ-=H2 ↑锌片上：Ｚｎ－２ｅ-=Ｚｎ２＋总反应：Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑思考锌片上有气泡，铜片上无气泡锌片溶解，铜片上有气泡［复习二］原电池的工作原理氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）［结论］把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流．【思考】有什么方法使左图装置构成闭合回路，形成原电池呢？盐桥 将电解质溶液装在倒置的U形管中，跨接于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个烧杯中的溶液连成一个通路。 ［实验一］按下图进行实验，注意观察现象．［实验现象］②锌片溶解质量减少；③铜片上有红色物质析出。[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池，称为铜锌原电池．
负极
正极（锌片）：（铜片）：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ①电流计指针偏转，并指示电子是由锌片流向铜片；总电池反应式是：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋一、双液原电池的工作原理［实验二］继续观察实验一装置中电流计电流强度随时间延续的情况，以及锌片表面的变化。 实验现象：指针偏转角度渐渐减少，同时锌片表面有铜 析出。讨论：如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以及能使该装置原电池得到持续、稳定的电流呢？［设想］若把装置中左烧杯中的CuSO4溶液换成ZnSO4溶液可以吗？ ［实验三］教材P12“实验1-9” 实验现象：①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏转角度随时间的延续几乎保持不变；②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上有红色物质析出；③取出盐桥电流计指针回到零点。 实验结论：Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原电池（双液原电池），能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没有电流产生，不能形成原电池．一、双液原电池的工作原理１、构造特点：由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。２、电极反应：负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）电池反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu3、电子、电流的流向外电路：电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）；电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）；内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。４、盐桥的作用通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。 ５、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。 ［小结］练习：利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 参考答案 二、原电池的原理及形成条件 ［小结］1、原电池的定义： 化学能转变为电能的装置。 ２、构成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或金属与非金属）作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。两极－液－连线3、原电池的电极：①材料种类：②负极：还原剂，发生氧化反应的一极； ③正、负极的判断方法：电流计指针的偏转方向：电子流出或电流流入的一极为负极，
电子流入或电流流出的一极为正极正极：氧化剂，发生还原反应的一极；金属—金属（活泼性不同）；
金属—非金属；金属—金属氧化物等。1.关于原电池的叙述中正确的是（ ）
构成原电池两极的必须是两种不同金属
内电路阳离子移向的一极为正极，外电路电子流出的一极为负极
原电池工作中总是负极溶解，正极上有物质析出
原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
2.判断下图装置，哪些能形成原电池（ ）
3.发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应是（ ）
A、C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H＞0
B、NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H＜0
C、4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) △H＜0
D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H＜0B AEC D 随堂检测4.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是5。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵2Fe3++Fe=3Fe2+( D )( Zn∣AgNO3∣C )( Fe∣Fe2(SO4)3∣C )A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；
B. 保持平衡状态；
C. 铁圈向下倾斜；
D. 银圈向下倾斜； 任一自发的氧化还原反应都可以组成一个原电池。6判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑
⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e- ＝Zn2+2H++2e- ＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e - ＝Fe2+Cu2++2e- ＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4 ⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e- ＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝ Fe2++H2↑或 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑7.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该反应的原电池是( )
8.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。B ①Mg—Al—稀H2SO4原电池：
负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）
正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）
电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑
②Al—Mg—NaOH原电池：
负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应）
电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 9、 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