4.1.1原电池的工作原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 原电池的构造 原电池 1、定义：将_________转变成_______的装置。 化学能 电能 2、本质：有自发的氧化还原反应。 e－ A Zn Cu SO42－ H+ H+ 正极 负极 (氧化反应) (还原反应) 原电池的构成条件 ① 两种活泼性不同的电极（如：两种金属或非金属导体） ② 电解质溶液（溶液或者熔融） ③ 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 ④ 能自发进行氧化还原反应 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 2H++2e－=H2↑ 氧化反应 还原反应 负极 正极 SO42- 发生溶解 产生气泡 原电池总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 宏观 微观 氧化还原 外电路 负极 沿导线 正极 电子流向： 电流方向： 正极 沿导线 负极 内电路 阳离子 正极 阴离子 负极 【正正，负负】 注意：电子不下水，离子不上岸 任务一、单液原电池的构造 1、在如图所示的8个装置中，属于原电池的是(　 　)   A.④⑦ B.③④⑤ C.②④⑧ D.①⑤⑥ 习题 A 原电池正负极的判断方法 电极材料 反应类型 电子流向 电极现象 离子移向 负极 正极 较活泼金属 较不活泼金属或 能导电的非金属 氧化反应 还原反应 电子流出 电子流入 e- 不断溶解 质量减小 电极增重或 有气体产生 阴离子移向 阳离子移向 e− Zn2+ Cu2+ 负极 正极 总反应 Zn − 2e− = Zn2+ Cu2+＋2e− = Cu Zn＋Cu2+ = Zn2+＋Cu 预测现象 负极 正极 电流表 锌片逐渐溶解变薄 Cu片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 − + 习题 写出原电池的总反应式，电极反应式，标出电子转移，离子迁移方向； 并预测观察到的现象。 预测的现象 实验观察到的现象 任务二、探究单液原电池的不足 锌片逐渐溶解 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 锌片表面有红色物质生成 铜片上有红色物质析出 电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小 任务二、探究单液原电池的不足 请你思考！ “锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。 ① 锌与CuSO4溶液直接接触，可发生置换反应，导致部分化学能转为热能。 ② 工作时，锌片上也有Cu析出，Cu附着，阻止Zn2+进入溶液，导致电子不能完全输送到铜片上，使电流减小 解决问题的关键： 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 如何改进实验装置，获得持续稳定的电流呢？ 任务三、掌握双液原电池的原理 A Cu Zn CuSO4溶液 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 没有电流 加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液 A ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu 有电流 盐桥 【思考】负极区域应该用什么电解质溶液呢？ 两个溶液间缺少离子导体 无法形成闭合回路 盐桥：①成分：装有含饱和盐溶液的琼脂（如KCl） ②特点： 盐桥中的K+、Cl− 可以自由移动； ③作用： 形成闭合回路； 平衡电荷，使溶液呈电中性； 避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。 任务三、掌握双液原电池的原理 任务三、掌握双液原电池的原理 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 负极 正极 含负极对应金属离子的盐溶液 含正极对应金属离子的盐溶液 总反应：Zn + Cu2+＝Cu + Zn2+ K+ 向正极移动 Cl− 向负极移动 负极(氧化反应)： Zn − 2e− = Zn2+ 正极(还原反应)： Cu2+ + 2e− = Cu 外电路： 电子导电 e− e− e− Am+ Bn− 内电路： 离子导电 【模型深化】 双液原电池的工作原理 发生氧化反应 发生还原反应 负极 正极 电解质 (溶液或熔融态) 盐桥 把氧化反应和还原反应完全分开在不同区域进行，通过盐桥连接，从而提高能量转化效率，获得持续的电流，原电池可对外输出电能。 思考：某原电池总反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag， 装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼脂吗？ 不可以。因为AgNO3溶液能和KCl溶液反应生成AgCl沉淀。 盐桥中可以是装有含KNO3饱和溶液的琼脂。 任务三、掌握双液原电池的原理 习题 利用反应Cu+2Ag+══2Ag+Cu2+设计了如图所示的原电池。回答下列问题。 (1)该原电池的负极材料是　　　　　　, 发生　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应;  (2)X是　　 　 　　,Y是　　　　　;  (3)正极上出现的现象是　　　　　　　　　　　;  (4)在外电路中,电子从　　　极流向　　　极。  铜 氧化 CuSO4溶液[CuCl2、Cu(NO3)2等可溶性铜盐溶液也可] 银棒上有银白色物质析出 AgNO3溶液 Cu　 Ag 习题 2.为了验证a、b、c三种金属的活动性顺序进行如下实验:①将金属片a、b插入稀硫酸中，用导线将它们与电流表相连，发现a是负极;②用金属片b、c换a、b后重复上述实验，发现c是正极。 则a、b、c三种金属的活动性由强到弱的顺序为 。 课本102页 a＞b＞c 3. 100mL 2mol/L 硫酸和过量的铁片反应，为加快反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可采取的措施有（ ） ①多加几块铁片 ②再加入5mL 2mol/L硫酸  ③改用98%的浓硫酸  ④加入少量碳酸钠固体  ⑤加入少量CuSO4固体 ⑥铁片改为铁粉 A．①⑤ B．⑤⑥ C．③⑥ D．④⑤ B 4、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼胶）构成一个原电池（如下图）。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　) ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 Ag+ + e− ＝Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应 与该原电池反应相同 A. 只有①② B. ①②④ C. 只有②③ D. ①③④ B 习题 习题 5.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 6、（安徽高考题）高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为 Zn + Br2＝ZnBr2 。下列说法错误的是（ ） A．电极M为正极 B．负极的电极反应式为 Zn − 2e− ＝Zn2+ C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小 D．每转移2 mol 电子，理论上有 1 mol Zn2+通过离子交换膜 C 习题 7. 根据原电池工作原理，将下列氧化还原反应设计成原电池： 2Fe3+ + 2I− == 2Fe2+ + I2 要求： （1）分别写出氧化反应和还原反应。 （2）根据原电池构成要素，选择合适的物质或材料，并画出原电池 的工作原理示意图。 习题 （2） （1）氧化反应： 2I- - 2e- I2 还原反应： 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 石墨 石墨 （2） 只允许K+或Cl-通过的隔膜 （1）氧化反应： 2I- - 2e- I2 还原反应： 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 2Fe3+ + 2I− == 2Fe2+ + I2 习题 特例 实际与溶液反应的电极为负极 Cu Fe 浓HNO3 Al Mg NaOH溶液 2Al - 6e- + 8OH-= 2[Al(OH)4]- 6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH- 负极: 正极: 2Al + 2OH- +6H2O = 2[Al(OH)4]- +3H2↑ Cu - 2e- = Cu2+ 2NO3- + 2e- + 4H+ = 2NO2↑ + 2H2O 负极: 正极: Cu + 2NO3- + 4H+ = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O Al作负极 Cu作负极 $