人教版 选修4 高二化学 4.1原电池 上课课件（共43张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版 选修4 高二化学 4.1原电池 上课课件（共43张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-02-07 18:59:33 | ||
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文档简介
(共43张PPT)
新课导入
“神六”用太阳能电池
化学能转化为电能
第1节 原电池
一、原电池工作原理
三、原电池的重要应用
二、原电池形成的条件
知识目标
教学目标
能力目标
根据氧化还原反应能设计出简单的原电池。
1.能叙述原电池工作原理。
2.正确判断原电池的正负极写出电极反应式。
3.能简述构成原电池的条件。
情感态度与价值观
1．培养实事求是、勇于创新的科学精神。
2．体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
重点
教学重难点
难点
进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。
原电池的工作原理。
原电池：我们将能把化学能转化为电能的装置叫做原电池。
一、原电池工作原理
探究
将铜片与锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释。
锌片逐渐溶解，其表面有气体产生而铜片没有。
稀硫酸
此实验装置构成原电池了吗？
实验 1
实验现象：
将铜片与锌片用导线相连，中间串联一个电流计，观察并解释现象。
实验 2
电流计指针发生偏转，Cu片上有气泡产生，随着时间的延续，指针偏转角度减小，最终无电流通过，同时锌片表面被铜全部覆盖。
发生了原电池反应
实验现象：
加一个充满电解质溶液的盐桥，改进实验二后，观察到什么现象？
电流计指针保持着偏转角度，说明产生了持续、稳定的电流。
实验 3
实验现象：
1．电子流动的方向如何？电流流动方向如何？
2．溶液内部阴阳离子如何运动？
电子从金属性较活泼的锌片（负极）流向金属性较不活泼的铜片（正极）。
SO42-往负极运动与Zn２＋结合 ， H+往正极运动得电子形成H2。
想一想
电流是怎样产生的?
电池两极物质的活性（得失电子能力）不同
两级形成电势差
电子定向移动
发生氧化还原反应
保持电势差
1.电流的形成
2.原电池的工作原理
较活泼的金属失去电子发生氧化反应，电子从较活泼金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）。???
电子电流方向：
负极 - 正极 +
电子
电流
氧化反应
还原反应
2.1原电池是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应,即电极反应,所以半电池又叫电极（不是电极导体）。
2.2原电池两极的化学反应即半反应,又叫电极反应。
失去电子的一极叫负极，
用 - 表示，发生氧化反应。
锌半电池反应：
总反应式
得到电子的一极叫正极,用＋表示,发生还原反应。
铜半电池反应：
综合正极和负极电极反应式而得：
1．请你根据化学反应:
判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。
A
Cu
C
FeCl3溶液
练一练
负极：
正极：
2．请判断下边原电池的正、负极; 并写出电极反应式。
A
Al
稀硫酸溶液
Mg
-
+
3.关于原电池的电极反应
正极反应：得到电子 （还原反应）
负极反应：失去电子 （氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
如何书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
原电池中的几个判断
正极负极的判断
正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极
（这方法一定正确吗？）
电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负 电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
注意
若将此装置中的锌电极换成铁电极，则电流表的指针偏转幅度有何变化？
首先取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力；
其次装置设计的合理性以及影响电极反应的条件也是重要因素。
原电池输出电能的能力：
盐桥： 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液的流出。
锌
铜
硫酸锌溶液
硫酸铜溶液
盐桥
比较盐桥和导线的作用？
导线的作用是：传递电子，沟通外电路。
盐桥的作用是：沟通内电路。可以使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保证了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
二、原电池形成的条件
①电极材料是两种活动性不同的金属 （或一种是非金属）导体。
②电极材料均插入电解质溶液中。
④能自发的发生氧化还原反应（前提条件）。
①电极材料是两种活动性不同的金属 （或一种是非金属）导体。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③电解质溶液中两相连电极形成闭合电路。
A
Zn
Zn
硫酸铜溶液
以下装置不是原电池的请说明原因，是原电池的请写出电极反应。
A
稀硫酸
Zn
C
两极活泼性相同，尽管发生氧化还原反应，但不产生电流。
负极：
正极：
三、原电池的重要应用
1.制作电池 制干电池、蓄电池、高能电池
2.提高化学反应速率 用粗锌代替锌制氢气
3.防止金属被腐蚀 锌铁相连处于电解质中铁受保护
锌锰纽扣电池
“神六”用太阳能电池
原电池的设计
注意
设计中需要关注的问题：
1.氧化还原反应原理
2.电极材料
3.电解质溶液
Zn
比Zn活泼的金属或石墨
CuSO4 、CuCl2等
设计成一个原电池
请将氧化还原反应
负极：
正极：
电解质溶液：
Zn
Cu
硫酸铜溶液
原电池设计结果
1.原电池的工作原理：
2.原电池的几个判断：
3.原电池的构成条件：
4.原电池的设计：
正极、负极、总反应方程式。
正负极；电子、电流、阴阳离子流向。
① ② ③ ④
原理、电极、电解质溶液。
课堂小结
课堂练习
1.某原电池的总反应离子方程式为：
不能实现该反应的原电池组成是（ ）
A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
C D
2.下列关于原电池的叙述正确的是（ ）
A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B. 原电池是将化学能转变为电能的装置
C. 原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原
D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
B
3.宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（ ）
A．H2为正极，O2为负极
B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e-
D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应
BD
4.熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：___________________________
电池总反应式：___________________________
5.请你分析，电池中负极反应、正极反应各有什么特点。
Cu
Fe
H2SO4
Cu
Zn
CuSO4
(-) Fe – 2e- = Fe2+ (+) 2H+ + 2e- = H2↑
(-) Zn – 2e- = Zn2+ (+) Cu2+ + 2e- = Cu
C
Fe
H2SO4
C
Fe
NaCl
(-) Fe – 2e- = Fe2+
(+) 2H+ + 2e- = H2↑
分析: ⑴在Fe-NaCl-C电池中，Fe在负极失去电子。
⑵溶液中有哪些微粒？谁可能在正极得到电子？
生成什么？
6.宇宙飞船上的氢氧燃料电池其电池反应为2H2+O2=2H2O试写出电解质溶液为HCl和KOH的电极反应：
HCl
负极 :
正极:
KOH
负极:
正极:
7.已知反应AsO43－+2I－+2H+ AsO33－+I2+H2O是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；
（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40％NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：
（1）.两次操作过程中指针为什么会发生偏转?
答：_____________________________________________。
这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表
；
（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象．
答：____________________________________________________________________________________________________________________________。
（B）中加盐酸，AsO43—发生得电子反应，为正极；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；电流方向相反。
习题答案
1.由化能转化为电能的装置。氧化反应，负；还原反应，正
2.铜， ；银，
3.ａ、ｃ、ｄ、ｂ
4.Ｂ； 5.Ｂ、Ｄ
6.装置下图所示。
负极：
正极：
Zn
Cu
硫酸锌 硫酸铁
锌铁原电池装置
新课导入
“神六”用太阳能电池
化学能转化为电能
第1节 原电池
一、原电池工作原理
三、原电池的重要应用
二、原电池形成的条件
知识目标
教学目标
能力目标
根据氧化还原反应能设计出简单的原电池。
1.能叙述原电池工作原理。
2.正确判断原电池的正负极写出电极反应式。
3.能简述构成原电池的条件。
情感态度与价值观
1．培养实事求是、勇于创新的科学精神。
2．体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
重点
教学重难点
难点
进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。
原电池的工作原理。
原电池：我们将能把化学能转化为电能的装置叫做原电池。
一、原电池工作原理
探究
将铜片与锌片分别插入稀硫酸溶液中，观察现象并解释。
锌片逐渐溶解，其表面有气体产生而铜片没有。
稀硫酸
此实验装置构成原电池了吗？
实验 1
实验现象：
将铜片与锌片用导线相连，中间串联一个电流计，观察并解释现象。
实验 2
电流计指针发生偏转，Cu片上有气泡产生，随着时间的延续，指针偏转角度减小，最终无电流通过，同时锌片表面被铜全部覆盖。
发生了原电池反应
实验现象：
加一个充满电解质溶液的盐桥，改进实验二后，观察到什么现象？
电流计指针保持着偏转角度，说明产生了持续、稳定的电流。
实验 3
实验现象：
1．电子流动的方向如何？电流流动方向如何？
2．溶液内部阴阳离子如何运动？
电子从金属性较活泼的锌片（负极）流向金属性较不活泼的铜片（正极）。
SO42-往负极运动与Zn２＋结合 ， H+往正极运动得电子形成H2。
想一想
电流是怎样产生的?
电池两极物质的活性（得失电子能力）不同
两级形成电势差
电子定向移动
发生氧化还原反应
保持电势差
1.电流的形成
2.原电池的工作原理
较活泼的金属失去电子发生氧化反应，电子从较活泼金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）。???
电子电流方向：
负极 - 正极 +
电子
电流
氧化反应
还原反应
2.1原电池是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应,即电极反应,所以半电池又叫电极（不是电极导体）。
2.2原电池两极的化学反应即半反应,又叫电极反应。
失去电子的一极叫负极，
用 - 表示，发生氧化反应。
锌半电池反应：
总反应式
得到电子的一极叫正极,用＋表示,发生还原反应。
铜半电池反应：
综合正极和负极电极反应式而得：
1．请你根据化学反应:
判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。
A
Cu
C
FeCl3溶液
练一练
负极：
正极：
2．请判断下边原电池的正、负极; 并写出电极反应式。
A
Al
稀硫酸溶液
Mg
-
+
3.关于原电池的电极反应
正极反应：得到电子 （还原反应）
负极反应：失去电子 （氧化反应）
总反应：正极反应+负极反应
如何书写复杂反应的电极反应式？
较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式
原电池中的几个判断
正极负极的判断
正极：活泼的一极 负极：不活泼的一极
（这方法一定正确吗？）
电流方向与电子流向的判断
电流方向：正→负 电子流向：负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
注意
若将此装置中的锌电极换成铁电极，则电流表的指针偏转幅度有何变化？
首先取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力；
其次装置设计的合理性以及影响电极反应的条件也是重要因素。
原电池输出电能的能力：
盐桥： 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液的流出。
锌
铜
硫酸锌溶液
硫酸铜溶液
盐桥
比较盐桥和导线的作用？
导线的作用是：传递电子，沟通外电路。
盐桥的作用是：沟通内电路。可以使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保证了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
二、原电池形成的条件
①电极材料是两种活动性不同的金属 （或一种是非金属）导体。
②电极材料均插入电解质溶液中。
④能自发的发生氧化还原反应（前提条件）。
①电极材料是两种活动性不同的金属 （或一种是非金属）导体。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③电解质溶液中两相连电极形成闭合电路。
A
Zn
Zn
硫酸铜溶液
以下装置不是原电池的请说明原因，是原电池的请写出电极反应。
A
稀硫酸
Zn
C
两极活泼性相同，尽管发生氧化还原反应，但不产生电流。
负极：
正极：
三、原电池的重要应用
1.制作电池 制干电池、蓄电池、高能电池
2.提高化学反应速率 用粗锌代替锌制氢气
3.防止金属被腐蚀 锌铁相连处于电解质中铁受保护
锌锰纽扣电池
“神六”用太阳能电池
原电池的设计
注意
设计中需要关注的问题：
1.氧化还原反应原理
2.电极材料
3.电解质溶液
Zn
比Zn活泼的金属或石墨
CuSO4 、CuCl2等
设计成一个原电池
请将氧化还原反应
负极：
正极：
电解质溶液：
Zn
Cu
硫酸铜溶液
原电池设计结果
1.原电池的工作原理：
2.原电池的几个判断：
3.原电池的构成条件：
4.原电池的设计：
正极、负极、总反应方程式。
正负极；电子、电流、阴阳离子流向。
① ② ③ ④
原理、电极、电解质溶液。
课堂小结
课堂练习
1.某原电池的总反应离子方程式为：
不能实现该反应的原电池组成是（ ）
A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
C D
2.下列关于原电池的叙述正确的是（ ）
A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B. 原电池是将化学能转变为电能的装置
C. 原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原
D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
B
3.宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（ ）
A．H2为正极，O2为负极
B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e-
D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应
BD
4.熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：
负极反应式为：2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为：___________________________
电池总反应式：___________________________
5.请你分析，电池中负极反应、正极反应各有什么特点。
Cu
Fe
H2SO4
Cu
Zn
CuSO4
(-) Fe – 2e- = Fe2+ (+) 2H+ + 2e- = H2↑
(-) Zn – 2e- = Zn2+ (+) Cu2+ + 2e- = Cu
C
Fe
H2SO4
C
Fe
NaCl
(-) Fe – 2e- = Fe2+
(+) 2H+ + 2e- = H2↑
分析: ⑴在Fe-NaCl-C电池中，Fe在负极失去电子。
⑵溶液中有哪些微粒？谁可能在正极得到电子？
生成什么？
6.宇宙飞船上的氢氧燃料电池其电池反应为2H2+O2=2H2O试写出电解质溶液为HCl和KOH的电极反应：
HCl
负极 :
正极:
KOH
负极:
正极:
7.已知反应AsO43－+2I－+2H+ AsO33－+I2+H2O是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；
（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40％NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：
（1）.两次操作过程中指针为什么会发生偏转?
答：_____________________________________________。
这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表
；
（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象．
答：____________________________________________________________________________________________________________________________。
（B）中加盐酸，AsO43—发生得电子反应，为正极；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；电流方向相反。
习题答案
1.由化能转化为电能的装置。氧化反应，负；还原反应，正
2.铜， ；银，
3.ａ、ｃ、ｄ、ｂ
4.Ｂ； 5.Ｂ、Ｄ
6.装置下图所示。
负极：
正极：
Zn
Cu
硫酸锌 硫酸铁
锌铁原电池装置