（浙江專用）2018-2019學年高中化學 專題1 化學反應與能量變化 第二單元 化學能與電能的轉化 第1課時 原電池的工作原理課件 蘇教版選修4.ppt

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1、第1課時 原電池的工作原理,專題1 第二單元 化學能與電能的轉化,學習目標定位,新知導學,達標檢測,內容索引,新知導學,一、原電池的工作原理,1.原電池的構造與工作原理 銅鋅原電池如圖所示，請回答下列問題： (1)有關的實驗現(xiàn)象 鋅片 ，銅片 ，硫酸銅溶液顏色 ； 電流計的指針 ，裝置中的能量變化是 。 (2)電極名稱和電極反應 鋅電極為 極，發(fā)生 反應，電極反應式是Zn2e=Zn2； 銅電極為 極，發(fā)生 反應，電極反應式是Cu22e=Cu； 電池總反應的離子方程式是ZnCu2=Zn2Cu。,溶解,加厚變亮,變淺,發(fā)生偏轉,化學能轉化為電能,負,氧化,正,還原,(3)電子流動方向和電流方向 外

2、電路：電子由 電極經過導線流向 電極，電流由 電極流向 電極； 內電路：陽離子移向 ，陰離子移向 。 (4)原電池構成的條件：具有 不同的兩個電極，二者直接或間接地連在一起，插入 中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。下列圖示裝置能形成原電池的是 。,鋅,銅,銅,鋅,銅電極(正極),鋅電極(負極),活動性,電解質溶液或熔融電解質,AD,原電池原理示意圖,(1)原電池原理是將 分開進行，還原劑在 極上失去電子發(fā)生 反應，電子通過導線流向 極，氧化劑在 極上得到電子發(fā)生 反應。 (2) 為電子流出極，相對活潑，通常是活動性較 的金屬或某些還原劑，電極被 ，發(fā)生 反應。 (3) 為電子流入極，相對不活潑，

3、通常是活動性較差的金屬或非金屬導體，一般是電解質溶液中的氧化性強的離子被還原或電極上附著物本身被 ，發(fā)生 反應。,氧化反應和還原反應,負,氧化,正,正,還原,強,氧化,氧化,正極,還原,還原,負極,2.鹽橋原電池(或雙液原電池) 按下圖所示裝置完成實驗，并回答下列問題：,(1)實驗過程中，能觀察到的實驗現(xiàn)象： 鋅片 ，銅片 ； 電流計指針 ； 硫酸銅溶液的顏色 。,溶解,加厚變亮,發(fā)生偏轉,變淺,(2)離子移動方向 硫酸鋅溶液中： 向鹽橋移動； 硫酸銅溶液中： 向銅極移動； 鹽橋中：K移向 區(qū)(CuSO4溶液)，Cl移向 區(qū)(ZnSO4溶液)。 (3)若取出裝置中的鹽橋，電流表的指針是否還會發(fā)

4、生偏轉？ ，原因是 。,Zn2,Cu2,正極,負極,不偏轉,取出鹽橋，該裝置不能構成閉合回路，不能形成原電池,原電池中鹽橋的作用 (1)構成 ，形成原電池。 (2)避免 與電解質溶液直接反應，有利于最大程度地將化學能轉化為電能。 (3)鹽橋中的 定向遷移，使溶液保持電中性，反應持續(xù)進行，能長時間穩(wěn)定放電。,閉合回路,電極,陰、陽離子,3.由原電池相關知識判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”) (1)原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應( ) (2)原電池中電流的方向是負極導線正極( ) (3)雙液原電池中的鹽橋是為了連通電路，所以也可以用金屬導線代替( ) (4)在原電池中陽離子移向正極

5、，陰離子移向負極( ) (5)銅、鋅與硫酸組成的原電池中，鋅為負極，質量減少，銅為正極，質量不變( ),原電池正極和負極的判斷依據(jù),例1 關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是,答案,解析,A.電子從鋅電極通過電流計流向銅電極 B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移 C.銅電極發(fā)生還原反應，其電極反應是2H2e=H2 D.取出鹽橋后，電流計仍會偏轉，銅電極在反應前后質量不變,解析 鋅片作負極，銅片作正極，電子從負極流向正極，A選項正確； 鹽橋中的陰離子向負極移動，B選項錯誤； 負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，銅電極發(fā)生的反應為Cu22e=Cu，C選項錯誤； 取出鹽橋后不能形成原電池，電流計不

6、偏轉，銅電極在反應后質量增加，D選項錯誤。,例2 根據(jù)原電池的工作原理，寫出下列電池的電極反應式。 (1)將鐵片、銅片用導線連接后，置于稀硫酸中，形成原電池： 正極反應式是_； 負極反應式是_； 原電池總反應的離子方程式是_。,答案,2H2e=H2,Fe2e=Fe2,Fe2H=Fe2H2,(2)有人用原電池原理除去銀器皿表面的黑色硫化銀，其處理方法：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，有臭雞蛋氣味的氣體放出，銀表面的黑色會褪去而銀不會損失。在此形成的原電池中： 負極反應式是_； 正極反應式是_。,解析 要善于抓住題示信息。“黑色褪去而銀不會損失”，必

7、然發(fā)生變化：Ag2S Ag，顯然這是原電池的正極反應：3Ag2S6e=6Ag3S2，負極反應應為活潑金屬發(fā)生氧化反應：2Al6e=2Al3。,答案,解析,2Al6e=2Al3,3Ag2S6e=6Ag3S2,一般電極反應式的書寫方法 (1)判斷原電池的正、負極，即找出氧化劑和還原劑。 (2)結合介質的酸堿性確定還原產物和氧化產物。 (3)寫出電極反應式，將兩式相加得總反應式。,方法點撥,例3 根據(jù)下列原電池的總反應式，寫出其電極反應式。 (1)利用反應2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備硫酸銅，若將該反應設計為原電池，其負極反應式是_， 正極反應式是_。,解析 將總方程式拆成氧化反

8、應和還原反應兩個半反應，還原劑在負極上發(fā)生氧化反應：2Cu4e=2Cu2；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應：O24e4H=2H2O。,答案,解析,2Cu4e=2Cu2,O24e4H=2H2O,(2)某原電池總反應為 3H2=Fe2O34OHH2O，在該原電池中： 負極反應式是_； 正極反應式是_。,解析 將總方程式拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，還原劑在負極上發(fā)生氧化反應：3H26e6OH=6H2O；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應： 5H2O6e=Fe2O310OH。,答案,解析,3H26e6OH=6H2O,已知總反應式，書寫電極反應式的方法 (1)分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化

9、劑及其對應的還原產物，氧化劑發(fā)生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產物，還原劑發(fā)生的反應即為負極反應。 (2)當氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物由多種元素組成時，還應注意電解質參與的反應。 (3)若有一電極反應式較難書寫，可先寫較易寫出的電極反應式，然后利用總反應式減去該電極反應式即可得到另一電極反應式。,方法點撥,二、原電池原理的應用,1.比較金屬活動性強弱 對于酸性電解質，一般是負極金屬的活動性 ，正極金屬的活動性 。 例如：a和b兩種金屬，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生，則a為 極，b為 極，金屬活動性a b。 2.加快氧化還原反應的速率 構成原電

10、池的反應速率比直接接觸反應的速率 。 例如：實驗室制取氫氣時，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應速率 ；或向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，產生氫氣的速率 。,較強,較弱,負,正,快,快,加快,3.設計化學電池 (1)理論上，任何自發(fā)的 反應都可以設計成原電池。 (2)外電路： 性較強的物質在負極失去電子， 性較強的物質在正極上得到電子。 (3)內電路：將兩電極浸入電解質溶液中，陰、陽離子作 移動。,氧化還原,還原,氧化,定向,(3)外電路中的電子是從_極流向_極。 (4)該原電池的正極是_，還可以選用_等材料。 (5)如果將裝置圖中的兩個燒杯換成一個燒杯，是否還需要硫酸銅溶液？_。,例4 依據(jù)氧化還原反應：C

11、u2Ag=Cu22Ag設計的原電池如圖所示。,答案,解析,請回答下列問題： (1)電極X的材料是_，電解質溶液Y是_。 (2)銀電極的電極反應式是_； X電極的電極反應式是_。,銅,硝酸銀溶液,2Ag2e=2Ag,Cu2e=Cu2,負(或銅),正(或銀),銀,鉑、石墨,不需要,解析 原電池中負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應，鹽橋起到形成閉合回路、平衡電荷的作用。由總反應方程式可知電極X的材料是Cu，發(fā)生氧化反應，電解質溶液Y是可溶性銀鹽溶液，常用AgNO3溶液。電極反應式如下，負極：Cu2e=Cu2，正極：2Ag2e=2Ag，電子由負極(Cu)流出，經外電路流向正極(Ag)。,原電池的設

12、計方法“兩極一液一連線” (1)根據(jù)電池總反應式寫出正極和負極的電極反應式。 (2)電極材料的選擇：電池的電極必須導電。一般電池中的負極必須能夠與電解質溶液反應，容易失去電子，因此負極一般是活潑的金屬材料，所以正極和負極不能用同一種材料，兩個電極可以是活潑性不同的兩種金屬或一種金屬和一種非金屬。 (3)電解質溶液的選擇：電解質溶液是為正極提供放電的物質，一般能夠與負極發(fā)生反應。 (4)形成閉合回路。,方法點撥,例5 四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是 A. B

13、. C. D.,答案,解析,解析 利用原電池的形成和工作原理解決問題。在外電路中，電流從正極流向負極，則作原電池的負極，作正極，故活動性； 活動性相對較弱的金屬作原電池的正極，故金屬的活動性； 有氣泡產生的電極發(fā)生的反應為2H2e=H2，為原電池的正極，故活動性； 質量減少的電極發(fā)生氧化反應生成金屬離子而溶解，為負極，故活動性，由此可得金屬活動性：。,學習小結,達標檢測,1,2,3,4,5,1.在如圖所示的水果(檸檬)電池中，外電路上的電流從X電極流向Y電極。若X為鐵，則Y可能是 A.鋅 B.石墨 C.銀 D.銅,解析 電流的方向與電子的移動方向相反，由已知條件知電子由Y電極流向X電極，因此Y

14、電極的金屬活動性強于鐵，故Y電極只能為選項中的鋅。,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(2017浙江六校高二月考)某原電池裝置如圖所示。下列有關敘述中正確的是 A.電池工作中，鹽橋中的Cl向負極移動 B.負極反應式：2H2e=H2 C.工作一段時間后，兩燒杯中溶液pH均不變 D.Fe作正極，發(fā)生氧化反應,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 根據(jù)原電池工作原理，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，鹽橋的作用是構成閉合回路和平衡兩燒杯中的電荷，所以Cl向負極移動，故A正確； 鐵作負極：Fe2e=Fe2，正極反應式為2H2e=H2，故B錯誤； 左燒杯中pH基本不變，右燒杯中消耗H，c(H)減小，

15、pH增大，故C錯誤； 總電極反應式為Fe2H=Fe2H2，鐵作負極，發(fā)生氧化反應，故D錯誤。,1,2,3,4,5,3.下列有關圖甲和圖乙的敘述不正確的是,答案,解析,A.均發(fā)生了化學能轉化為電能的過程 B.Zn和Cu既是電極材料又是反應物 C.工作過程中，電子均由Zn經導線流向Cu D.相同條件下，圖乙比圖甲的能量利用效率高,1,2,3,4,5,解析 兩個裝置都為原電池裝置，均發(fā)生化學能轉化成電能的過程，故A正確； 根據(jù)原電池的工作原理，鋅比銅活潑，鋅作負極、銅作正極，銅本身不是反應物，故B錯誤； 鋅作負極，電子從負極經外電路流向正極，故C正確； 圖乙中裝置產生的電流在一段時間內變化不大，但圖

16、甲裝置產生的電流在較短時間內就會衰減，故D正確。,1,2,3,4,5,4.有a、b、c、d四種金屬，將a與b用導線接起來，浸入電解質溶液中，a不易腐蝕；將b、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比b反應劇烈；將銅浸入a的鹽溶液里，無明顯變化；如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。據(jù)此判斷它們的金屬活動性由強到弱的順序為 A.acdb B.dabc C.dbac D.badc,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 兩種活潑性不同的金屬和電解質溶液構成原電池，一般情況下，較活潑的金屬作負極，負極上金屬失電子發(fā)生氧化反應被腐蝕，較不活潑的金屬作正極，將a與b用導線連接起來，浸入電解質溶液中，a不易腐蝕，所

17、以金屬活動性：ba。 金屬和相同的酸反應時，活動性強的金屬反應劇烈，將b、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比b反應劇烈，所以活動性：db。 金屬與鹽的置換反應中，較活潑的金屬能置換出較不活潑的金屬，將銅浸入a的鹽溶液中，無明顯變化，說明金屬活動性：aCu；如果把銅浸入c的鹽溶液中，有金屬c析出，說明金屬活動性：Cuc。 所以金屬活動性由強到弱的順序為dbac。,1,2,3,4,5,5.由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。,根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負極的電極反應式是_。,答案,解析,A2e=A2,1,2,3,4,5,解析 甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活動性AB；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負極，活動性BC；丙中A上有氣泡即H2產生，則A為正極，活動性DA，隨著H的消耗，pH變大。,1,2,3,4,5,(2)裝置乙中正極的電極反應式是_。 (3)裝置丙中溶液的pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是_。,答案,Cu22e=Cu,變大,DABC,本課結束,