第1章 第2节 第1课时 原电池的工作原理（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

化学反应与能量转化 第1章 第2节　化学能转化为电能——电池 第1课时　原电池的工作原理 课程标准要求] 学业质量水平 1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 1．分析化学能与电能相互转化的原理及在生产和生活中的应用。(水平3) 2．能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量贮存和释放的有实用价值的建议。(水平4) 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 课前预习案 一、原电池的构成 1．概念：将__________转化为________的装置称为原电池。 2．构成：原电池的构成条件：①电极(活泼性不同的金属或金属与石墨等)；②__________溶液(或熔融)；③形成闭合回路；④自发氧化还原反应。铜锌原电池装置如图所示： 化学能　 电能　 电解质　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 二、原电池的工作原理 1．“双液”原电池的构成 (1)Zn|ZnSO4溶液形成________(填“正极”或“负极”，下同)，Cu|CuSO4溶液形成________。 (2)中间通过________相连接，形成闭合回路。 负极　 正极　 盐桥　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．工作原理 (1)锌原子________电子被氧化成_________进入溶液，锌片上的电子通过________流向铜片。 (2)CuSO4溶液中的Cu2＋在铜片上________电子，被还原成铜沉积在________上。 失去　 Zn2＋　 导线　 获得　 铜片　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L (3)盐桥中的________移向ZnSO4溶液，_______移向CuSO4溶液，使氧化还原反应持续进行，锌铜原电池得以不断地产生电流。 (4)两极之间溶液中________的定向移动和外部导线中________的定向移动构成____________，使两个电极反应持续进行，发生有序的________定向转移过程，产生电流。 Cl－　 K＋　 离子　 电子　 闭合回路　 电子　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)原电池中，负极金属材料失电子，发生氧化反应(　　) (2)“双液”原电池中，盐桥中阳离子向负极移动，阴离子向正极移动(　　) (3)铜锌原电池中，电子由锌电极经导线流向铜电极，再经电解质溶液流回锌电极(　　) (4)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极(　　) (5)“双液”原电池取出盐桥后，电流计的指针回到零点(　　) √　 × 　 × 　 × 　 √　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．(教材改编题)下列化学反应中，不能设计为原电池的是(　　) A．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu B．Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑ C．CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O D．Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2 答案　C　 解析　能设计成原电池的化学反应必须是氧化还原反应，C项中反应是复分解反应，不能设计成原电池。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务一　原电池的构成及工作原理 阅读教材P12～13，结合下图中“双液”铜锌原电池装置，交流讨论。 课堂探究案 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．金属锌、铜的活泼性与电池的正、负极有什么关系？ 提示　金属锌比铜活泼，形成原电池时，锌作负极，铜作正极。 2．铜锌原电池工作时，锌片、铜片分别发生怎样的变化？ 提示　Zn失去电子变成Zn2＋，进入溶液，锌片逐渐溶解；Cu2＋得到电子变成Cu沉积在铜片上。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 3．铜锌原电池工作时，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？ 提示　电子由锌片经导线流向铜片；在电解质溶液中，阴离子向负极(锌片)移动，阳离子向正极(铜片)移动。 4．盐桥的作用是什么？盐桥中阴、阳离子的运动方向是怎样的？ 提示　盐桥的作用是连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流；盐桥中阴离子(Cl—)向负极移动，阳离子(K＋)向正极移动。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．原电池的构成条件 (1)具有活泼性不同的两个金属电极，或者是金属与石墨构成的两个电极。 (2)电解质溶液(或熔融)：根据电极的性质选择合适的酸、碱或者盐作为电解质溶液或熔融电解质，以利于电极发生化学反应。电解质溶液的作用：一是参与氧化还原反应，二是在溶液中构成闭合回路，起导电的作用。 (3)形成闭合回路：外电路有导线导电，内电路有电解质溶液或熔融电解质和电极导电(有时两个电极直接接触可以省略外部导线)。 (4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例) 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．石墨电极上发生的反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极 D．盐桥中K＋向ZnCl2溶液移动，Cl－向FeCl3溶液移动 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 答案　B　 解析　由电池总反应可知，Zn发生氧化反应生成ZnCl2，则Zn为负极，A错误。石墨电极是正极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，电极反应式为Fe3＋＋e—===Fe2＋，B正确。原电池中电子由负极流出经导线流向正极，则电子流动方向为锌电极→电流表→石墨电极，C错误。电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K＋向FeCl3溶液移动，Cl—向ZnCl2溶液移动，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 (　　) A．铜电极上发生氧化反应 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 答案　C　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [方法技巧]　原电池中正、负极判断方法 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务二　原电池原理的应用 回忆所学的原电池的工作原理，结合下列实际问题，进行交流讨论。 1．利用锌粉与稀硫酸制取H2，滴加少量CuSO4溶液，可加快反应速率，其原理是什么？ 提示　滴加少量CuSO4溶液，Zn与CuSO4(aq)发生置换反应生成Cu，形成原电池，加快反应速率。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．利用原电池原理，设计实验比较金属Mg和Cu的活泼性。 提示　将镁片和铜片用导线连接，插入稀硫酸中，观察到镁片溶解，铜片上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活泼性：Mg>Cu。稀硫酸可用稀盐酸、CuSO4溶液等代替。 3．根据反应：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋设计原电池，确定正极、负极和电解质溶液，写出正极、负极的电极反应式。 提示　负极：Cu，正极：Pt、石墨等；电解质溶液：AgNO3溶液。负极：Cu－2e－===Cu2＋；正极：2Ag＋＋2e－===2Ag。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，使反应速率加快。 (2)应用示例：实验室利用锌粉和稀硫酸制取H2，滴加CuSO4溶液，加快反应速率。 2．比较两种金属的活动性强弱 一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 3．设计原电池 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．下表中给出了四个实验装置和对应的部分实验现象，其中 a、b、c、d 为金属电极，由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L A．d>a>b>c　　 B．b>c>d>a C．a>b>c>d　　 D．a>b>d>c 答案　A　 解析　a和b相连插入CuSO4溶液中，a极质量减少，b极质量增加，则a是负极，b是正极，活泼性：a>b；b、c插入稀硫酸中，b极有气体产生，c极无变化，则b是活泼金属，c是不活泼金属，活泼性：b>c；c和d相连插入稀硫酸中，c极有气体产生，d极溶解，则d是负极，c是正极，活泼性：d>c；a和d相连插入稀硫酸中，电流从a极流向d极，则a极是正极，d极是负极，活泼性：d>a，综上可得，金属的活泼性：d>a>b>c。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．某原电池的电池反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符的原电池是(　　) A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 答案　C　 解析　由电池反应可知，Fe发生氧化反应生成Fe2＋，则Fe电极是负极，正极应是比Fe活泼性差的金属或石墨电极；Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，则电解质溶液是含Fe3＋的盐溶液，故不符合条件的只有C项。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 谢谢观看！ B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq \o\al(2—,4))减小 解析　铜锌原电池中，Zn比Cu的活泼性强，Zn作负极，失电子被氧化成Zn2＋，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正极，溶液中Cu2＋在其表面得电子被还原生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，A错误。甲、乙两池中SOeq \o\al(2－,4)均未参与电极反应，故甲池中c(SOeq \o\al(2－,4))不变，B错误。工作过程中，Cu2＋不断在Cu电极表面被还原，为维持溶液呈电中性，甲池中Zn2＋透过阳离子交换膜进入乙池，Zn的相对原子质量大于Cu，故乙池溶液的总质量增加，C正确。甲、乙池中间是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阴离子不能通过，Zn2＋透过阳离子交换膜进入乙池，保持两池溶液中电荷平衡，D错误。 实验 装置 部分实 验现象 a极质量减少，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 $$