4.1.1 原电池的工作原理 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 化学反应与电能 1 电能是我们日常生活中广泛使用的一种二次能源，电能都是怎么来的呢？ 化学能 风能 水能 机械能 电能 2 我们知道，刚才提到的电能都属于交流电，而生活中我们也经常使用到直流电，那就是各种各样的电池。 这些电池中的电能是怎样产生的呢？ 电池内部的化学物质发生化学反应，将化学能转化为电能。 3 PART 01 原电池的工作原理 4 01 原电池的工作原理 一、原电池 1.定义 原电池是将化学能转化为电能的装置。 那么原电池是如何将化学能转化为电能的？ 5 01 原电池的工作原理 一、原电池 6 01 原电池的工作原理 一、原电池 电极反应： Zn -2e- = Zn2+ e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- H＋→ H＋→ H＋→ Zn2＋→ Zn2＋→ Zn2＋→ 电极反应： 2H+ +2e- = H2↑ ←SO42－ ←SO42－ ←SO42－ 电流方向 正极 负极 7 01 原电池的工作原理 一、原电池 2.工作原理 将一个完整的氧化还原反应进行拆分，让氧化反应和还原反应在不同的区域进行，并用导线把两个区域连起来，还原剂发生氧化反应，失去电子通过导线移动到还原反应区域，使氧化剂得到电子发生还原反应，从而产生电流，这样化学能就直接转化为电能。 那如何才能构成一个原电池呢？ 8 01 原电池的工作原理 一、原电池 3.构成条件 9 01 原电池的工作原理 一、原电池 3.构成条件 组别 溶液 电极1 电极2 电流表指针 结论 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 盐酸 锌 铜 偏转 蔗糖 锌 铜 不偏转 构成原电池需要有电解质溶液 氯化钠 锌 铜 不偏转 盐酸 镁 铜 偏转 构成原电池需要有自发进行的氧化还原反应 盐酸 锌 锌 不偏转 氢氧化钠 铝 铜 偏转 构成原电池需要有活泼性不同的两块电极 10 01 原电池的工作原理 一、原电池 3.构成条件 ①有活泼性不同的两块电极（或相同电极处于不同环境）； ②电极插入电解质溶液（或熔融电解质）中； ③形成闭合回路； ④有自发进行的氧化还原反应（该反应为原电池的总反应）。 11 01 原电池的工作原理 一、原电池 3.构成条件 例1.判断以下装置能否构成原电池： 能 能 能 不能 不能 注意：①两块电极可以用导线相连，也可以直接接触。 ②电解质或电极本身不一定参加原电池反应。 12 01 原电池的工作原理 一、原电池 4.原电池正负极的判断及规律 在锌铜原电池中，电子由锌电极流出，经外电路流向铜电极，电流则由铜电极经外电路流向锌电极，铜为原电池的正极，锌为原电池的负极。 一般情况下，在原电池中，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或导电的非金属为正极。 13 01 原电池的工作原理 一、原电池 4.原电池正负极的判断及规律 特殊情况： ①Mg、Al作电极，氢氧化钠溶液为电解质溶液 Al为负极 ②Al、Zn作电极，浓硝酸为电解质溶液 钝化前，Al为负极，钝化后，Zn为负极 ③Fe、Cu作电极，浓硝酸为电解质溶液 钝化前，Fe为负极，钝化后，Cu为负极 14 01 原电池的工作原理 一、原电池 4.原电池正负极的判断及规律 注意：通过电极材料判断正负极时，不能完全根据金属活动性顺序，还应考虑电解质溶液的实际情况。 还有什么其他方法可以判断原电池的正负极吗？ 15 01 原电池的工作原理 一、原电池 4.原电池正负极的判断及规律 正负极的规律 电极名称 正极 负极 注意：①电子不能在电解质溶液中移动（电子不下水）。 ②离子不能在导线中移动（离子不上岸）。 电流方向（外电路） 电子方向（外电路） 反应类型 反应物化合价变化 离子方向（电解质溶液中） 流出 流入 流入（得电子） 流出（失电子） 还原反应 氧化反应 降低 升高 阳离子移向正极 阴离子移向负极 电势高 电势低 16 01 原电池的工作原理 一、原电池 4.原电池正负极的判断及规律 例2.锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，两个电极分别为锌和石墨，电池的总反应为2Zn+O2+ 4OH－+2H2O══2Zn(OH)42－。下列说法正确的是（ ） A．锌电极为电池的负极，发生还原反应 B．电子从锌电极经KOH溶液移向石墨电极 C．溶液中的OH－向锌电极移动 D．锌电极的电势高于石墨电极 C 17 01 原电池的工作原理 一、原电池 请大家回忆一下我们之前看过的锌铜原电池（单液原电池）的实验，当用导线将锌片、铜片相连后，铜片上开始产生气泡，锌片上还有气泡吗？ 锌片上仍然有气泡产生 18 01 原电池的工作原理 一、原电池 因为锌和稀硫酸溶液直接接触，锌失电子后，氢离子可以直接在锌表面得到电子，这部分化学能没有转化为电能，导致原电池的效率不高，且电流在短时间内就会衰减，不适合实际应用。 那么，怎样才能提高原电池的效率呢？ 19 01 原电池的工作原理 一、原电池 5.双液原电池——带盐桥 ZnSO4溶液 Cu Zn 稀H2SO4 盐桥 盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻; 胶冻的作用是防止管中溶液流出; K+和Cl-能在胶冻内自由移动。 盐桥 20 01 原电池的工作原理 一、原电池 5.双液原电池——带盐桥 Zn-2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ e－ K+ Cl－ ZnSO4溶液 稀H2SO4 盐桥的作用： ①连接两个“半电池”，使之形成闭合回路； ②传导离子，平衡两溶液内电荷； ③使两个“半反应”在两个不同的烧杯中发生，提高原电池的效率。 21 01 原电池的工作原理 二、电极反应方程式的书写及正误判断 1.书写步骤： ①根据原电池总反应或已知条件，找出反应过程中元素化合价的变化，确定正、负极的反应物和生成物； 稀硫酸 C2O42- CO2 MnO4- Mn2+ ②先写出正（负）极的反应物、得（失）电子数，生成物； ③利用溶液中的离子配电荷守恒（多为H+或OH-）； ④配平整个电极反应式（一般补水）。 正极：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O 负极：C2O42--2e- ═2CO2↑ 22 01 原电池的工作原理 二、电极反应方程式的书写及正误判断 2.正误判断： 一看电极与得失电子是否匹配（负失正得）； 二看反应是否配平（电荷守恒、元素守恒）； 三看酸碱性是否正确（出现概率大）； 四看反应方向是否正确（二次电池）。 23 01 原电池的工作原理 二、电极反应方程式的书写及正误判断 例3.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）A．负极反应中有CO2生成 B．质子通过交换膜从负极区移向正极区 C．负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O－24e- =6CO2↑+24H+ D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH- D 24 PART 02 原电池原理的应用 25 02 原电池原理的应用 一、比较金属活动性顺序 当电解质为酸性溶液时，原电池负极的金属活动性一般较强，正极的金属活动性一般较弱。 例3.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（ ）A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ B 26 02 原电池原理的应用 二、加快氧化还原反应速率 构成原电池的氧化还原反应反应速率比直接接触的反应速率快。 例4.实验室用锌和稀硫酸制取氢气，向溶液中加入少量的硫酸铜溶液，可以加快氢气产生的速率，原因是：___________________________________________________________。 锌置换出铜，覆 在锌的表面，形成原电池，氧化还原反应速率加快 27 02 原电池原理的应用 三、设计制作化学电源 理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都能设计成原电池，我们生活中使用的各种电池，基本都是按照原电池原理设计而成。 例5.根据原电池原理，将反应Cu+2FeCl3══CuCl2+2FeCl2设计成双液原电池。 要求：①利用盐桥，在两个烧杯中组装； ②尽可能保证原电池的效率较高。 28 02 原电池原理的应用 四、用于金属防腐 此部分内容将在第三节详细学习。 29 PART 03 课堂总结 30 03 课堂总结 这堂课学到了什么？ ①原电池的定义及工作原理。 ②原电池正负极的判断及规律。 ③电极反应方程式的书写。 ④原电池原理的应用。 31 PART 04 课后作业 32 04 课后作业 33 River Flows In You (Original Mix) - remix Mark Pride Into The Deep Vol.02, track 12 298705.4 XXX - 163 key(Don't modify):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 $$