1.2化学能转化为电能---电池1 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第一章 第2节 化学能转化为电能——电池 第一课时 普通高中课程标准实验教科书 化学反应原理（选修1） 【学习目标】 1.掌握原电池的工作原理 2.能判断原电池的正负极，能写出简单原电池的电极反应式和电池反应 3.掌握形成原电池的基本条件，了解盐桥的作用, 根据按照要求设计原电池。 活动·探究 锌与CuSO4溶液反应中的能量变化与能量转换 实验装置 实验现象 能量变化 锌粒表面产生了一层红色的固体物质； 温度升高 化学能转化为热能 实验1.请根据提供的仪器试剂设计实验，完成下表： 试管，温度计，锌粒，CuSO4溶液 活动·探究 实验2：请设计实验将该反应所释放的能量转化为电能并实施你所设计的实验。试剂和仪器：CuSO4溶液，锌片，铜片，检流计，导线，大烧杯。 活动·探究 实验装置图 实验现象 能量转化 ①电流表指针发生偏转（时间较短）；②锌片溶解；③铜棒变粗，出现一层红色固体 化学能 转化为 电能 质疑：能否将该反应所释放的能量转化为电能？如果可以，如何实现？ CuSO4 溶液 实验时发现在锌电极表面也出现了一层红色物质，若将溶液中插入温度计，温度计的示数升高，你能解释其中的原因吗？ 如何将装置改进？ CuSO4 溶液 G Zn Cu ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 + 盐桥 e- 另一种形式的铜锌原电池 K+ CI- 饱和KCI 琼脂溶液 ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 正极：（还原反应） Cu2+ + 2e- = Cu 负极：（氧化反应） Zn -2e- = Zn2+ 电池反应： Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu 1、双液原电池 G Zn Cu ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 + 盐桥 （1）盐桥 K+ CI- ：饱和KCI或NH4NO3琼脂溶液 ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 思考：将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？ 作用ⅰ：连通原电池内电路。 作用ⅱ：平衡电荷，使电子不断从Zn极移向Cu极。 （2）特点：避免了锌与CuSO4溶液的直接接触，将能量最大程度地转化为电能。 这种设计的原电池有什么特点？ 探究：原电池正负极的判断 硝酸银溶液 Fe C FeCl3溶液 Fe Cu 〔练习〕 判断下列电池中的正负极并写出电极反应和电池反应。 Fe-2e－ =Fe2＋ 2Fe3＋＋F e=3Fe2＋ 2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ 负极： 正极： 电池反应： 负极： 正极： 电池反应： Fe-2e－ =Fe2＋ Fe＋2Ag＋ =Fe2＋＋2Ag Ag＋ +e－ =Ag 2.原电池正负极的判断 负极： 电流流入 电子流出 阴离子移向 失电子氧化反应 正极： 电流流出 电子流入 得电子还原反应 阳离子移向 较活泼的金属 较不活泼的金 属或非金属 常见溶解的电极 常见有气泡冒出或金属析出 CuSO4 溶液 把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为 负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气 泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： ( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a B 小试牛刀 【问题探究】是否金属越活泼，一定作负极？ 【针对练习】判断下列电池的电极名称。 装置③在工作一段时间后，正负极会有何变化？ 写出下列各图电极反应式和电池反应。 负极： Mg - 2e- =Mg2+ 正极：2H+ + 2 e- = H2↑ 总：Mg + 2H+ = Mg2++ H2 ↑ 负极： 2Al+ 8OH－- 6e- = 2[Al(OH)4]－ 正极：6H+ + 6e- = 3H2↑ 6H2O + 6 e- = 3H2↑+ 6OH－ 总：2Al+ 2OH－ +6H2O =2[Al(OH)4]－ + 3H2 ↑ 负极： Cu —2e- = Cu 2+ 正极： 2H+ +NO3－ + e- = NO2 ↑+ H2O 总：Cu + 4H+ +2NO3－ = Cu 2+ + 2NO2 ↑+ 2H2O 稀硝酸 负极： 3Fe —6e- = 3Fe2+ 正极： 8H+ +2NO3－ + 6e- = 2NO ↑+ 4H2O 总：3Fe + 8H+ +2NO3－ = 3Fe 2+ + 2NO ↑+ 4H2O 【问题探究】是否金属越活泼，一定作负极？ 在判断电极及电极反应时要注意考虑介质的影响！ 装置③在工作一段时间后，正负极会有何变化？ 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接锌片和铜片，下列叙述不正确的是 （ ) A、该装置能将化学能转化为电能 B、电子经过导线由铜片流向锌片 C、负极锌片逐渐溶解 D、铜片上有H2逸出 E、H+在铜片上发生还原反应 被还原 B 跟踪练习1： 跟踪练习2 依据氧化还原反应2Ag+ + Cu Cu2+ + 2Ag 设计的原电池 如图所示， 请回答下列问题： G CuSO4 溶液 Ag (x) (y) （1）电极x材料是＿＿＿；电解质 溶 液y是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）银电极为电池的＿＿＿＿极， 发生的电极反应为： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 x 电极上发生的反应为： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2Ag++ 2e- = 2Ag 正 Cu -2e- =Cu2+ 铜 铜 AgNO3溶液 AgNO3 溶液 蓄电池 氢氧燃料电池 锂电池 3、 原电池的应用 (1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。 (2)比较金属活动性强弱。 例1： 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强； （C） 加快反应速率 ⑶ 例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是 粗锌和 1mol/L 硫酸； B. A. 纯锌和1mol/L 硫酸； 纯锌和18 mol/L 硫酸； C. 粗锌和18mol/L 硫酸 D. （ C ） 2Fe3＋＋Cu==2Fe2＋＋Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ Cu-2e－ =Cu2＋ 规律方法　原电池的设计关键是负极材料和电解质溶液的成分，一般来说，在总反应中失电子的物质作负极或某物质在负极上失电子发生氧化反应，溶液的某离子或物质在正极上得电子，发生还原反应。 (4)设计原电池 (5)用于金属防护 原理：负极溶解而正极无变化，故可将被保护的金属做原电池的正极 实例：铁闸上连接一锌块，或轮船船体上嵌入锌块，能保护铁闸或船体 〔当堂练习 〕 1、原电池的正极一定是（ ） 2、下列叙述中正确的是（ ） A、化学性质较活泼的金属 B、化学性质较不活泼的金属 C、电子流出一极 D、电子流入一极 A、原电池的负极得电子，发生还原反应 B、原电池中的电极一定要由两种不同的 金属组成 C、原电池中电流由负极流向正极 D、原电池中发生氧化反应的是负极 D D 3、在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（双选） A、原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B、原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C、原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D、原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 (B、C) 4:某实验装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M N P物质,其中可以成立的是( ) M N P A 锌 铜 稀硫酸溶液 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 ＡgNO3溶液 D 锌 铁 Ｆe(NO3)2溶液 C 5.如图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和 银圈直接相连，在接头处银圈用一根 绝缘细丝吊住，并使之平衡，小心地 从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段 时间后，观察到的现象是( ) A．两圈仍保持平衡 B．有气泡产生，两圈摇摆 不定 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 D Ag Fe 6.锌铜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 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 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 C 7.某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是（ ） A.X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极 B.X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大 C.X和Y分别与电源“—”、“+”极相连，Cu极质量减轻 D.X和Y分别与电源“—”、“+”极相连，Zn极质量减轻 C 总结 1.双液原电池的工作原理 2.原电池正负极的判断 3.原电池原理的应用 例3： (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应：____________； 负极反应：____________。 $$