6.1.2原电池原理 课件-2026-2027学年高一下学期化学人教版必修第二册

教学目标 1、借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法。 知识背景 火力发电 变电器 城市用电 电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力 知识背景 2001年我国发电总量构成图 2022年我国发电总量构成图 “估计2050年火力发电仍居首位” 过程 关键 本质 本质 引起 火力发电的化学深层本质分析 火力发电 蒸汽轮机 发电机 化石燃料燃烧 化学能 热能 机械能 电能 【思考】火力发电有何利与弊？ 利：我国煤炭资源丰富，廉价方便；电能清洁安全，又快捷方便 弊： ① 化石燃料属于不可再生资源； ② 燃料燃烧产生大量温室气体；废气可能导致酸雨，废料、废水任意排放造成污染； ③ 能量转换有损耗、效率低、利用率低 蒸汽轮机 发电机 化石燃料燃烧 化学能 热能 机械能 电能 【思考】能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？ 【思考】能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？ 电流是怎样产生的？ 电子定向移动 什么反应中有电子的转移？ 氧化还原反应 将化学能直接转化为电能的前提： 能自发进行氧化还原反应 一、化学反应与电能 【实验6 - 3】 （1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 （2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 A 实验装置 实验现象 实验原理 离子方程式     一、化学反应与电能 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 锌片逐渐溶解，有气泡产生 铜片无明显现象 锌与稀硫酸反应生成H2， 铜与稀硫酸不反应 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 一、化学反应与电能 【实验6 - 3】 （3）如图所示装置，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转。 实验装置 实验现象 实验原理 离子方程式     一、化学反应与电能 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 锌片逐渐溶解， 铜片上有气泡产生 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 锌失去电子变为Zn2+，电子经过导线流向铜片，H+在铜片上得到电子生成H2，反应过程中产生电能 A 锌片逐渐溶解， 铜片上有气泡产生， 电流表指针发生偏转 锌失去电子变为Zn2+，电子经过导线流向铜片，H+在铜片上得到电子生成H2，反应过程中产生电能 失e-，沿导线传递，有电流产生 H2SO4溶液 阴离子 阳离子 Zn失电子，发生氧化反应 Zn - 2e- = Zn2+ H+在铜上得电子，发生还原反应 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ “负失氧” “正得还” 外电路： （导线） 负极 → 正极 e- 内电路： （溶液） 阳离子 → 正极 阴离子 → 负极 ★ 电子不下水 离子不上岸 探究原电池的工作原理 Zn Cu 负极 正极 正向正 负向负 正极 → 外电路 → 负极 → 电解质溶液 → 正极 I I I I 一、化学反应与电能 1、原电池 A 电极 电极材料 电极反应 反应类型 总反应  负极  正极 电子流向 电流方向 H+流向 SO42-流向 Zn片 Zn - 2e- = Zn2+ Cu片 2H+ + 2e- = H2↑ 氧化反应 还原反应 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 从Zn片 → Cu片 从Cu片 → Zn片 → Cu片 → Zn片 （1）定义：把化学能转化为电能的装置 探究原电池的工作原理 负极 正极 H2SO4溶液 Zn失电子，发生氧化反应 Zn - 2e- = Zn2+ H+在铜上得电子，发生还原反应 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 铜锌原电池表示方法：（-）Zn︱H2SO4溶液︱Cu（+） 一、化学反应与电能 A 负极（-）：电子流出的电极，失电子，发生氧化反应，是较活泼金属 正极（+）：电子流入的电极，是不活泼金属或非金属，进电子，本身不反应，是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应 正负极及电流电子流向： 电流 电子 ★ 要用到金属活动性顺序表 一、化学反应与电能 实验装置 是否有电流产生 实验结论 ① 在电极表面上能自发进行氧化还原反应（必定都是放热反应） 有电流 无电流 C ② 反应实质：原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应 一、化学反应与电能 实验装置 是否有电流产生 实验结论 有电流 有电流 无电流 ① 有两种活泼性不同的金属电极； 或一种金属与一种非金属(如石墨)电极 Zn ② 较活泼的金属作负极； 较不活泼的金属、石墨等惰性电极作正极 一、化学反应与电能 实验装置 是否有电流产生 实验结论 有电流 有电流 无电流 两电极材料均浸入电解质溶液或熔融电解质（酸、碱、盐）（或传导离子的介质） 一、化学反应与电能 实验装置 是否有电流产生 实验结论 有电流 无电流 正极、负极、电解质溶液构成闭合回路 一、化学反应与电能 1、原电池 （2）构成原电池的条件： ① 在电极表面上能自发进行氧化还原反应（必定都是放热反应） ④ 正极、负极、电解质溶液构成闭合回路 ② 有活泼性不同的两个电极，电极材料必须是导体 ③ 两电极材料均浸入电解质溶液或熔融电解质（酸、碱、盐） 【例】下列装置能形成原电池的是（ ） ①②③ 负极： 正极： 总反应： Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu Fe - 2e- = Fe2+ Cu2+ + 2e- = Cu 一、化学反应与电能 1、原电池 （3）电极反应式书写 负极： 正极： 总反应： Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu Fe - 2e- = Fe2+ Cu2+ + 2e- = Cu ① 负极发生氧化反应 ② 正极发生还原反应 离子反应 ，应遵循质量守恒、电荷守恒、电子守恒 ③ 负极反应式 + 正极反应式 = 总反应式 正负极判断的方法 1、写出下列原电池中的电极反应和总反应? ① Cu︱FeCl3溶液︱Pt ② Zn︱AgNO3溶液︱Cu 负极： 正极： 总反应： 负极： 正极： 总反应： Cu - 2e- = Cu2+ Fe3+ + e- = Fe2+ Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ Zn - 2e- = Zn2+ Ag+ + e- = Ag Zn + 2Ag+ = Zn2+ + 2Ag Cu Pt A FeCl3溶液 Zn Cu A AgNO3溶液 1、写出下列原电池中的电极反应和总反应? ③ Mg︱稀硫酸︱Al ④ Al︱NaOH溶液︱Mg 负极： 正极： 总反应： Mg - 2e- = Mg2+ 2H+ + 2e- = H2↑ Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑ 负极： 正极： 总反应： Al - 3e- + 4OH- = [Al(OH)4]- 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 2Al + 2OH- + 6H2O = 2[Al(OH)4]- + 3H2↑ Mg Al A 稀硫酸 Al Mg A NaOH溶液 1、写出下列原电池中的电极反应和总反应? ⑤ Al︱稀硝酸︱Cu ⑥ Cu︱浓硝酸︱Al 负极： 正极： 总反应： Al - 3e- = Al3+ NO3- + 3e- + 4H+ = NO↑ + 2H2O Al + NO3- + 4H+ = Al3+ + NO↑ + 2H2O 负极： 正极： 总反应： Cu - 2e- = Cu2+ NO3- + e- + 2H+ = NO2↑ + H2O Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2H2O + 2NO2↑ Al Cu A 稀硝酸 Cu Al A 浓硝酸 2、原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（ ） A. 由 Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al - 3e- = Al3+ B. 由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al - 3e- = Al3+ C. 由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu - 2e- = Cu2+ D. 由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu - 2e- = Cu2+ C 3、某原电池的总反应方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，能实现该反应的原电池是（ ） A. 正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B. 正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C. 正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D. 正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液 B 4、判断正误 （1）原电池中，负极材料的活泼性一定强于正极材料的活泼性（　　） （2）只要是自发的放热反应就可以设计为原电池（　　） （3）原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻（　　） （4）向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为发生了原电池反应（　　） （5）Fe、Cu、浓HNO3构成的原电池中，Fe作负极（　　） × × × × √ 5、理论上不能设计为原电池的化学反应是（　　） A. CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O B. 2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 C. 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ D. HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O D 6、根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： （1）若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为_____（填电极名称）， 判断依据：_____________________________________________； 铜电极的名称是_____，溶液中的Cu2+移向_____（填“Cu” 或“X”）电极。 负极 Zn的活泼性比Cu强（或Zn的还原性比Cu强） 正极 Cu 6、根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： （2）若X为Ag，Y为硝酸银溶液，则X为_____（填电极名称），判断依据：______________________________________________； 铜电极的名称是_____，溶液中的Ag+移向_____（填“Cu”或“X”）电极。X电极上的电极反应式为_______________。 正极 Cu的活泼性比Ag强（或Cu的还原性比Ag强） 负极 X Ag+ + e- = Ag 课堂小结 $