1.2 第1课时 原电池的工作原理(课件PPT)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第1课时　原电池的工作原理 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．常见原电池——铜锌原电池 (1)锌棒插入硫酸铜溶液中发生反应的离子方程式是________________ _____________，能量转化方式是________________________。 Zn＋Cu2+=== Zn2+＋Cu 化学能转化为热能 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)把锌棒和铜棒共同插入硫酸铜溶液中，如下图甲所示，能量转化方式是_______________________；若如图乙所示，电流表A的指针_________；若如图丙所示，电流表的指针______，能量转化方式是________________ ________。 化学能转化为热能 不偏转 偏转 化学能转化为 电能 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S [微点拨](1)盐桥的组成：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，琼脂不流出，离子可在其中自由移动。(2)盐桥的作用：①平衡电解质溶液中的电荷，起导电作用，形成闭合回路；②避免电极与电解质溶液直接接触，减少电流的衰减。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．原电池的构成条件 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．实验探究：铜锌原电池的工作原理(含盐桥) 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 逐渐溶解 有红色物质生成 偏转 化学能 电能 Zn Zn2+ Cu2+ Cu 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 负 正 Cl－ K＋ Zn－2e－===Zn2+ Cu2+＋2e－===Cu 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究一__原电池工作原理 如图是某原电池装置示意图，结合本图讨论原电池的工作原理、正负极的判断及电极反应式的书写。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)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：作用：①使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。②避免电极与电解质溶液反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。离子移动方向：Cl－移向CuCl2溶液，K＋移向FeCl3溶液。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)在该原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？ 提示：由于金属Cu比金属Pt活泼，Cu失去电子，电子通过导线流向铂片。电子不能通过电解质溶液。在A中，盐桥中的K＋移向FeCl3溶液，在B中，盐桥中的Cl－移向CuCl2溶液，导线中电子的定向移动形成电流，溶液中阴、阳离子的定向移动形成电流。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)在该原电池中，得失电子的物质是什么？各发生什么类型的反应？Pt和Cu各为什么电极？ 提示：Cu失电子发生氧化反应、FeCl3溶液中Fe3+得电子发生还原反应；Pt为正极，Cu为负极。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)写出Pt和Cu的电极反应式及该原电池的总反应。 提示：Pt：Fe3+＋e－===Fe2+；Cu：Cu－2e－===Cu2+； 总反应为2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+。 (5)原电池中两个电极的作用是什么？ 提示：电极的作用是导电，有的电极可能参与反应。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．原电池工作原理示意图 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．原电池正、负极的判断 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．原电池的电极材料“两注意” (1)注意电解质溶液对电极类型的影响 一般较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但若是较不活泼的金属发生的氧化还原反应设计的原电池，则是较不活泼的金属作负极。例如：镁-铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。 (2)注意电极材料是否参与反应 负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参与反应，如铅蓄电池。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 4．一般电极反应式的书写方法 (1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 (2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 (3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 5．已知总反应式，书写电极反应式 (1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。 (4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例1】 某同学设计了如下装置，在获得盐酸的同时对外提供电能。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 下列说法正确的是 (　　) A．该装置中的离子导体可以是稀氢氧化钠溶液 B．负极反应式是H2－2e－===2H＋ C．H2 与 Cl2反应的化学能全部转化为电能 D．H2与Cl2反应生成离子化合物HCl，电离出离子而导电 B 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 制取盐酸，不能用碱液作为电解质溶液，A错误；化学能不能全部转化为电能，C错误；HCl是共价化合物，D错误。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．(2025·沧州高二质检)如图所示，a、b两电极的材料分别为铁和铜中的一种。下列说法正确的是 (　　) A．该装置可将电能转化为化学能 B．a极可能发生反应Cu－2e－===Cu2+ C．电极b质量可能增加 D．该过程可能有大量气体产生 C 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究二__原电池原理的应用   如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中有电流通过，可以构成原电池，那么怎样设计原电池呢？怎样加快氧化还原反应的速率呢？怎样比较金属活动性的强弱呢？ 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)锌与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4溶液后为什么反应速率加快？ 提示：锌置换出铜构成铜锌原电池。 (2)设计实验比较Mg和Cu的活动性。 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，金属活动性大小：Mg>Cu。稀硫酸可用稀盐酸、CuSO4溶液等代替。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 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。 2．比较金属活动性的强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性大小：a＞b。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．设计原电池 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例2】 铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着重要作用。回答下列问题： (1)某同学根据氧化还原反应2Al＋3Cu2+===2Al3+＋3Cu设计如图1所示的原电池。 ①Z的化学式为____________，电极Y的材料为__________。 ②X电极的电极反应式为____________。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)新型电池中的铝电池类型较多。 ①Al-空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多以NaOH溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S ②Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图2所示。该电池反应为2Al＋3AgO＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]＋3Ag，则负极的电极反应式为______________________________________________________； 当电极上析出1.08 g Ag时，电路中转移的电子为________mol。 答案：(1)①CuSO4(其他合理答案也可)　Al ②Cu2+＋2e－===Cu (2)①减小　②Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－　0.02 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： (1)①根据已知离子方程式可知，Al作负极，Z为含Cu2+的可溶性盐。②X电极作正极，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu。(2)①Al-空气燃料电池的总反应式为4Al＋3O2＋4OH－＋6H2O===4[Al(OH)4]－，故溶液碱性减弱，pH减小。②该电池的负极反应式为Al＋4OH－－3e－=== [Al(OH)4]－；正极反应式为AgO＋2e－＋H2O===Ag＋2OH－，当电极上析出1.08 g(0.01 mol)Ag时，电路中转移的电子为0.02 mol。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．(2025·福州高二联考)控制适合的条件，将反应2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是 (　　) D 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 乙中I－失去电子放电，发生氧化反应，A正确；由总反应方程式知，Fe3+被还原成Fe2+，B正确；当电流表为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，C正确；甲中加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，甲中石墨电极为负极，则乙中石墨电极为正极，D错误。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 (　　) B　 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．如图所示，下列说法正确的是 (　　) D　 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S A．装置 Ⅰ 和装置 Ⅱ 中负极反应式均是Fe－2e－===Fe2+ B．装置 Ⅰ 和装置 Ⅱ 中正极反应式均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．装置 Ⅰ 和装置 Ⅱ 的盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D．放电过程中，装置 Ⅰ 左侧烧杯和装置 Ⅱ 右侧烧杯中溶液的pH均增大 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 装置 Ⅰ 中的Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，A错误；装置 Ⅱ 的正极为Cu，如果HCl足量，则正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；原电池中阳离子向正极移动，故装置 Ⅰ 的盐桥中阳离子移向左侧烧杯，装置 Ⅱ 的盐桥中阳离子移向右侧烧杯，C错误；放电过程中装置 Ⅰ 左侧烧杯的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，pH增大，装置 Ⅱ 右侧烧杯中H＋反应生成H2，pH增大，D正确。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是____________________________ ____________________________________________________________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是______________________________ ____________________________________________________________。 (3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 答案：(1)A－2e－===A2+ (2)Cu2+＋2e－===Cu (3)变大 (4)D＞A＞B＞C 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，金属活动性：A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，金属活动性：B＞C；丙中A上有气体(即有H2)产生，则A为正极，金属活动性：D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。 专题1　化学反应与能量变化 高中化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(3) 谢谢观看！ 课程标准 核心素养目标 1.认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。 2．了解原电池的工作原理。 3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 1.宏观辨识与微观探析：能根据原电池的构成条件辨识原电池装置，能分析原电池中能量转化及与物质性质的关系。 2．证据推理与模型认知：能通过原电池认知模型理解原电池的工作原理，通过在复杂化学问题中应用模型解决问题加深对模型的认识。 装置示意图 现象 锌片____________，铜片上_____________________，电流表指针发生______ 能量转换 _________转化为______ 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的______失去电子，被氧化成________进入ZnSO4溶液； 在硫酸铜溶液中，正极一端的________获得电子，被还原成______沉积在铜片上 电子或离子 移动方向 电子：___极流向___极； 盐桥：______移向ZnSO4溶液，______移向CuSO4溶液 工作原理 (电极反应式) 负极：____________________(氧化反应) 正极：_____________________(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu (注：盐桥中装有KCl饱和溶液的琼脂) 提示：负极：Cu，正极：石墨(或Pt)；电解质溶液：CuCl2溶液、FeCl3溶液。负极：Cu－2e－===Cu2+、正极：2Fe3+＋2e－===2Fe2+。 (3)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、CO2＋C2CO这两个反应能设计成原电池吗，为什么？ 提示：不能，前者不是氧化还原反应。后者虽然是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。 (4)根据反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，确定正负极和电解质溶液，写出正负极的电极反应式。 设计思路 实例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分解为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+ 设计思路 实例 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：碳(或铂)和FeCl3溶液 画出示意图 装置 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 $$