4.1.1 原电池的工作原理 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 1 1.单液原电池的构成及电极反应 2.双液原电池的构成及电极反应 3.原电池的构成及电极反应 4.原电池反应的应用 学 习目 标 2 化学与生活 知识回顾 2H+ + 2e- == H2↑（还原反应） Zn - 2e- == Zn2+（氧化反应） Zn + H2SO4== ZnSO4 + H2↑ 正极： 负极： 总反应： 将化学能转化为电能的装置称为原电池 稀硫酸 A e- e- e- e- e－ e－ Cu Zn H+ H+ H2 Zn2+ 思考与讨论 2. 电流为什么会衰减？ 1. 本实验的现象是什么？ 现象 原因 Zn与Cu2+直接接触发生反应 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减，锌与CuSO4溶液的接触面积减少 Zn与附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减 锌片表面附着红色固体 电流逐渐衰减 3. 如何改进？ 将锌与硫酸铜溶液分开 2. 电流为什么会衰减？ 1. 本实验的现象是什么？ 思考与讨论 Cu CuSO4溶液 Zn ZnSO4溶液 A 盐桥：通常是装有含琼胶的KCl饱和溶液。 盐桥中的K＋、Cl－可以自由移动，琼胶可以防止KCl溶液直接流出来 双液原电池 正极：Cu 电极反应：Cu2＋＋2e－== Cu 电子流入，电流流出 还原反应 阳离子移向 负极：Zn 电极反应：Zn－ 2e－==Zn2＋ 电子流出，电流流入 氧化反应 阴离子移向 e－ e－ e－ Cl－ K＋ 盐桥的作用 (1) 使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触 (离子通路） (2) 平衡电荷(离子库，可以源源不断的供给需要的离子) Cu CuSO4溶液 Zn ZnSO4溶液 A e－ 双液原电池 双液电池 单液电池 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Zn Cu Cu 盐桥 原电池的工作原理 离子导体 电极材料 电极反应 电子导体 还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应 内电路，实现离子定向迁移 进行电子转移的场所 外电路，实现电子定向转移 一、原电池的构成要素 自发的氧化还原反应 金属和金属(或非金属) 电解质溶液 金属(形成闭合回路) 原电池的工作原理 1. 半电池 正极半电池 2. 构成 二、双液原电池 原电池由两个半电池组成；半电池中的反应就是半反应，即电极反应；半电池又叫电极 负极半电池 如：Zn2+/Zn 如：Cu2+/Cu 由金属电极和相应的金属阳离子电解质溶液组成 由发生还原反应的离子 (可溶性)电解质溶液组成 半电池 e－ Cu CuSO4溶液 Zn ZnSO4溶液 A － + 电流计 原电池的工作原理 1. 原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？ 2. 原电池中的两个半电池一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。 思考与讨论 1. 依据反应Zn＋2Fe3＋== Zn2＋＋2Fe2＋，设计原电池： (1)在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图 (2)写出电极反应 负极：________ 电极反应：_________________ 正极：________ 电极反应：_________________ 2Fe3++2e- == 2Fe2+ Zn -2e- == Zn2+ Zn Pt/C 学 习反 馈 2. 依据反应 设计成原电池，下面哪位同学设计的好？ 2Fe3+ + 2I- == 2Fe2+ + I2 (1)氧化反应： (2)还原反应： 同学甲 石墨 石墨 2I- - 2e- == I2 2Fe3+ + 2e- == 2Fe2+ 石墨 石墨 (1)氧化反应： (2)还原反应： 2I- - 2e- == I2 2Fe3+ + 2e- == 2Fe2+ 同学乙 学 习反 馈 √ 电解质溶液中 三、原电池设计 1. 外电路 2. 内电路 负极 正极 导线 e－ 还原性强的物质 较稳定的金属或能导电的非金属 阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池的工作原理 15 1. 加快氧化还原反应的速率 例如，在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快 四、原电池反应的应用 原电池的工作原理 注意：对于“Mg—NaOH(aq)—Al”原电池负极为Al 对于“Cu—浓硝酸—Al(Fe)”原电池负极为Cu 判 断方 法 一般负极金属比正极金属活泼 一般负极质量减少 一般正