4.1 原电池 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

将化学能转化为电能的电池也称化学电源。 化学电源 原电池是各种化学电源的雏形。 电化学：指研究化学能与电能之间相互转换 ( )能转化为( )能的装置 (原电池) 电化学反应装置分类 的装置、过程和效率的科学。 化学 电 电能转化为化学能的装置 (电解池) 第四章 电化学基础 第一节 原电池 构成原电池的条件： ①要有电解质溶液或熔融的电解质 ④有能自发进行的氧化还原反应 ③形成闭合回路(或电极在溶液中接触) ②要有活泼性不同的两个电极 温故知新 A B C D 回顾练习：1.下列装置能形成原电池的是（ ） Cu Zn 酒精 A 硫酸铜 Zn Zn A Zn Cu CuSO4 稀硫酸 Cu Zn A CE E CuSO4 无自发的 氧化还原 反应 没有形成 闭合回路 无活泼性 不同的 两个电极 5 5 2、下列反应不可用于设计成原电池的是（ ） A．CaCO3＋2HCl = CaCl2＋CO2↑＋H2O B．2CH3OH＋3O2 = 2CO2＋4H2O C．Zn＋2HCl = ZnCl2＋H2↑ D．4Al＋3O2＋6H2O = 4Al(OH)3 A ②根据电极反应判断 氧化反应→ 还原反应→ 一、原电池的正、负极的判断方法 ①根据电子或电流流动方向判断(外电路) 电子流出的一极→ 负极 电流流出的一极→ 正极 负极 正极 温故知新 根据离子的定向移动方向(内电路) 阳离子移向的一极→ 阴离子移向的一极→ 正极 负极 ④根据两极现象判断 不断溶解的一极： 有气泡冒出或有固体析出的一极： 负极 正极 ⑤根据电极材料判断 较活泼的金属→ 较不活泼的金属或非金属导体→ 负极 正极 注：当运用以上判断正、负极的原理在判断 正、负极有矛盾时，应根据电子流向确定 。 稀硫酸 Mg Al A 练 一 练 NaOH溶液 Mg Al A 判断下列原电池中的正负极 浓硝酸 Zn Al A 负极 正极 失电 子 正极 负极 正极 负极 被钝 化 一、简单原电池原理探究 如图所示,将锌片和铜片分别通过导线与电流计（使用0.6A的量程）连接, 同时放入盛有0.5mol/L硫酸铜溶液的烧杯中。 单液原电池 实验结论: 该原电池装置( )产生持续稳定的电流。 1.电流计指针( ) 3.铜片表面( ) 锌片( ) 实验现象： 2.一段时间后，电流会逐渐 ( ) 不能 发生偏转 减小 有红色的物质析出 被腐蚀，锌片表面有固体析出 使通过导线的电流强度减弱，电池效率降低。（一段时间过后，锌片表面完全被铜覆盖，就不再构成原电池了，也就没有电流产生）。 问题探究 1、为什么铜片和锌片上都有红色的铜覆盖?这会对电池效率产生影响吗？ 铜片上生成铜的原因： 锌片上生成铜的原因： Cu +2e =Cu 2+ _ 锌与Cu2+直接接触，一 些Cu2+在锌表面直接还 原(Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu) 将还原剂（锌）与氧化剂（Cu2+ ）分开，不直接接触。 2、用什么办法避免Cu2+在锌片上析出呢? 3、要将锌片与Cu2+分开在不同的区域，实验装置要作何改进呢？请画出改进后的装置图。 二、原电池装置的改进 实验现象： 电流计指针( )、指针( )在某一数值上。 盐桥的成分： 饱和KCl溶液和琼胶 双液原电池 盐桥 偏转 稳定 锌半电池 铜半电池 电流计指针回到零点，且铜片和锌片上均无明显现象。 2、然后取出盐桥，又将看到什么现象? 问题探究 1、盐桥的作用是什么？ 离子移动方向: Cl-向( ) K+向( ) ①传递离子，使整个装置构成闭合回路。 ②平衡电荷，保持溶液成电中性。 2、盐桥的工作原理 负极移动 正极移动 、Cl- K+ Zn( ) 2+ Cu( ) 2+ 增加 减少 电子由( )经导线流向( ) 注：电子不( )，离子不( ) Zn Cu 下水 上岸 3、两个实验对比: ①两个原电池的原理是否相同? ②与单液原电池相比，这种改进后的装置有什么优点？ 问题探究 两个原电池的原理相同 （1）电流( )； （2）能量转化率( )； 持续稳定 高 （3）不工作时，化学能( )自动释放。 避免了负极与电解质溶液因为直接接触而发生反应，使能效增加。 改进后装置的优点： 不会 1.下列叙述正确的是 　A、正极反应为：Zn—2e－=Zn2+  　B、电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu  　C、在外电路中，电子从正极流出  　D、盐桥中的K+移向ZnSO4溶液  B 4、下列装置能否投入实际生产应用中？投入实际应用的原电池需具备什么条件? 不能！ 问题探究 能产生持续稳定的电流 ；能量转换效 率高。 利用以下反应设计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置简图(标注电极及电解质溶液)，并分别写出两个半电池的电极反应式。 Zn+Fe2+=Zn2++Fe 一般为电池反应中的还原剂 负极：含负极金属对应的阳离子 正极：负极外的另一反应物(溶质) 活性较负极差的金属或非金属导体 负极选择 正极选择 电解质溶液 设计思路 三、双液原电池的设计 —依据原电池装置示意图书写电极反应式 a、先判断正负极 b、再写负极反应式 (若负极材料本身失电子，先写出负极失电 子的方程式， 再考虑其失电子后的产物是 否与电解质溶液中的粒子发生反应， 若不反应则其就为负极反应式； 若反应再写出相应的反应方程式，两式相 加得负极反应式； 四、原电池电极反应式的书写 NaOH溶液 Mg Al A 负极 正极 稀硫酸 Mg Al A 正极 负极 负: 负: Al— e _ =Al 3+ 3 Al + OH = 3+ _ AlO2+ H2O _ 4 2 Al—3e + OH = _ AlO2+ H2O 4 2 _ _ Mg— e _ =Mg 2+ 2 正极材料一般不参加反应，正极一般是溶液中的阳离子得电子发生还原反应 (注：Na、Mg、K、Al、Ca等在溶液中不得 电子) + 2+ 3+ 2+ + c、再写正极反应式 d、负极反应式和正极反应式相加得电池总反应式 NaOH溶液 Mg Al A 负极 正极 稀硫酸 Mg Al A 正极 负极 正: 正: H2O+ e = _ H2↑ + OH _ 2 2 2 H + e = + _ H2↑ 2 2 总: 总: 2Al+2OH +2H2O=3H2↑+2AlO2 Mg+2H =Mg+H2↑ + 2+ _ _ I.写出总的电池反应离子方程式 II.写负极反应式即总的电池反应离子方 程式的( )反应部分 III.总的电池反应离子方程式减去负极反 应式得正极反应式 ②根据原电池总反应方程式书写电极反 应式 氧化 ( )剂( )电子发生氧化反应，得到 氧化产物 还原 失 总反应式： Zn+2NH4 =2NH3↑+H2↑+Zn + 2+ 负极: 正极： 2NH4+ + 2e- =2NH3↑+H2↑ Zn— e = _ Zn 2+ 2 Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ 利用以下反应设计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置简图(标注电极及电解质溶液)，并分别写出两个半电池的电极反应式 。 练 一 练 五、隔膜型原电池及原理 高中常见的三种离子交换膜 1.阳离子交换膜： 3.质子交换膜： 2.阴离子交换膜： Cu Zn ZnSO4溶液 CuSO4溶液 交换膜 只允许阳离子和水分子通过 只允许阴离子和水分子通过 只允许H＋和水分子通过 C A.铜电极上发生氧化反应 离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ） 1.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳 练习 液中电荷平衡 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-)减小 2.依据氧化还原反应 ,设计的原电池如下图。 Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 请回答下列问题： (1)电极X的材料是     ；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电极上发生的电极反应为            ； （3）外电路中的电子是从            电极流向            电极 Cu AgNO3 正 2Ag+ + 2e- = 2Ag Cu - 2e- = Cu2+ Cu Ag 3.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( ) ①在外电路中，电流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．①②    B．②③   C．②④    D．③④ C $