课时4.1 .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

年 级：高二 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 课时 4.1 .1 原电池 【学习目标】 1、掌握盐桥电池和普通单液电池的区别和联系 2、会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用 【知识回顾：】1．概念：原电池是借助 反应将 转化为 的装置。2．原电池构成的条件：具有 不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入 中，且能自发地发生 反应。下列图示装置能形成原电池的是 . 3、原电池的正负极：（1）正极：正极发生 ，反应中 电子，元素化合价 . （2）负极：负极发生 ，反应中 电子，元素化合价 . 氧化还原 化学能 电能 活性 电解质溶液 氧化还原 AD 还原反应 得 降低 氧化反应 失 升高 【探索新知】一、原电池的工作原理（一）单液原电池1.按下图所示装置，完成实验并回答下列问题：(1)有关的实验现象是①锌片 ， 铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色 ；②电流表的指针 ，该装置中的能量变化是 。 逐渐溶解 变浅 偏转 化学能转化为电能 (2)电子流动方向和电流方向①外电路：电子由 电极经过导线流向 电极，电流由 电极流向 电极。②内电路：阳离子移向 ，阴离子移向 。(3) 电极反应：负极反应式是 ；正极反应式是 ；(4) 电池总反应的离子方程式是 。(5)上述实验过程中，我们还会看到电流表示数会很快减小，如果用温度计测量溶液的温度，其变化是溶液的温度略有升高，可能的原因是什么呢？如何克服这个问题呢？ 锌 铜 铜 锌 铜电极 锌电极 Zn-2e- = Zn2+ Cu2+ +2e- = Cu Zn +Cu2+ = Cu + Zn2+ 反应过程中，锌与硫酸铜溶液直接接触发生反应，部分化学能直接转化为热能，温度升高，设法改变装置，让锌与硫酸铜溶液隔离开来。 2、原电池原理的主要应用 （1）、加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。 （2）制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 （3）、比较金属活动性的强弱 ①方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 ②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼。 【课堂练习1】1、将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速率甲比乙慢 C 2、(1)向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系基本正确的是________ (2)甲、乙两个烧杯中盛有等体积等浓度的两份稀H2SO4，分别加入足量的锌粒，要保证产生H2的量不变而使甲烧杯中的反应速率减慢、乙烧杯中的反应速率加快，可向甲烧杯中加入的一种盐是 (写化学式，下同)，向乙烧杯中加入的一种盐是 . A CH3COONa(或HCOOK等) 　CuSO4(或CuCl2等) 3、有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此判断这四种金属的活动性顺序是(　　) 实验装置 部分实验现象 实验装置 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 d极溶解，c极有气泡产生 b极有气泡产生，c极无变化 电流从a极，流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c C （二）双液原电池1．按下图所示装置，完成实验，并回答下列问题： (1)实验过程中，你能观察到的实验现象是：①锌片 ，铜片加厚变亮；②电流表指针发生 ； ③CuSO4溶液的颜色 。(2)用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被 。 逐渐溶解 偏转 变浅 还原 (3)离子移动方向 电解质溶液和盐桥中的阴阳离子的定向移动，形成了 的电流(电子不下水，离子不上岸)①硫酸锌溶液中： 向盐桥移动；②硫酸铜溶液中： 向铜极移动；③盐桥中：K＋移向 ，Cl－移向 。(口诀是：+ + - -)由此可见，使用过程中，盐桥中的电解质溶液浓度会逐渐 ，因此，盐桥在不使用的时候，应该浸泡在相应的饱和溶液中保存。④盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？ Zn棒失去电子成为Zn2＋进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2＋过多，带正电荷。Cu2＋获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2＋过少，SO42－过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在，其中Cl－向ZnSO4 溶液迁移，K＋向CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触. 内电路 Zn2+ Cu2+ 硫酸铜溶液 硫酸锌溶液 降低 (4)电子移动 电极和导线中的电子定向移动，形成了 的电流(电子不下水)(5)若取出装置中的盐桥，电流表的指针是否还会发生偏转？为什么？ 不会，未形成闭合回路 外电路 2．实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有的特点是：(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成 ，反应 进行，可控制原电池反应的进行。(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向 ，可以获得单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。 需要特别说明的是，上述锌铜院电池中，负极材料是 ，同时也是负极发生反应的物质；正极材料是 片，在正极反应的物质却是 ， 说明电极材料可以参与电极反应，也可以不参与电极反应，例如，将上面的 电极换成石墨，电池反应本质不变。 闭合回路 不能 锌片 锌 铜 Cu2＋ 铜 [归纳总结]1．原电池原理是把 进行，还原剂在 上失去电子发生 反应，电子通过导线流向 极，氧化剂在 极上得到电子发生 反应。2．原电池电极及电极反应特点(1) 为电子流出极，相对活泼，通常是活动性 的金属或某些还原剂，电极被 ，发生 。(2) 为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性 的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被 ，发生 。 氧化还原反应 负极 氧化 正 正 还原 负极 较强 氧化 氧化反应 正极 较弱 还原 还原反应 1、关于如图所示的原电池，下列说法正确的是(　　) A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中迁移 C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应 D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋e－=H2↑ A 2、某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　) A．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 B．乙烧杯中发生还原反应 C．外电路的电流方向是从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO42－移向甲烧杯 C 二、原电池的设计 从理论上讲，任何一个自发的 都可以设计成原电池。关键是选择合适的 和两个 。(1)电解质溶液：一般能与 反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与 反应.(后面要学习的吸氧腐蚀就属于这一类)。(2)电极材料：一般较活泼的金属作 ，较不活泼的金属或非金属导体作 。 氧化还原反应 电解质溶液 电极 负极 负极 负极 正极 【课堂练习3】1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼胶­KNO3的U形管)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的总反应相同A．①② B．②③ C．②④ D．③④ C 2．利用反应Cu＋2FeCl3 = CuCl2＋2FeCl2设计一个原电池， 正极为: ，电极反应式为: ； 负极为: ，电极反应式为:_ ； 电解质溶液是 。 石墨 Fe3+ + e- = Fe2+ 铜 Cu - 2e- = Cu2+ FeCl3溶液 三、原电池的电极判断及电极反应式的书写 1．有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2 。(1)Zn发生氧化反应，是____极，电极反应式是_ 。(2)Ag2O发生还原反应，是 极，电极反应式是 。2、已知下列反应：AsO43- +2I- +2H+ AsO33- +I2+H2O 滴加盐酸时： 正极： 。负极 。 滴加NaOH时：正极： 。 负极 。 正 Zn-2e- +2OH- = Zn(OH)2 负 Ag2O+2e-+H2O=2OH-+2Ag AsO43- + 2e－＋ 2H+ = AsO33- + 2H2O 2I－ - 2e－ = I2 I2 + 2e－ = 2I－ AsO33- - 2e－ + 2OH－ = AsO43- +H2O 【小结】书写电极反应，要注意三个守恒1、得失电子守恒 (1) ， (2)元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子 (3)元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 3、原子守恒(质量守恒)：电极反应左、右两边同种原子的原子个数一定相等 【课堂练习4】按要求写出电极方程式：1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4）负极： 正极： 。总反应离子方程式 Zn + 2H+ = H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极： 正极： 。总反应离子方程式 Fe+2H+ =H2↑+Fe2+ Zn–2e－ = Zn2+ 2H+ + 2e－ = H2↑ Fe–2e－ = Fe2+ 2H+ + 2e－ = H2↑ 3、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极： 。 正极： 。总反应化学方程式： 2Al + 2OH－ + 6H2O ＝2[Al(OH)4]－+ 3H2↑4、高铁电池 （负极－－Zn，正极－－碳，电解液KOH和K2FeO4）负极： 。 正极： 。总反应化学方程式：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 2Al－6e－ + 8OH－ ＝2[Al(OH)4]－ 6H2O + 6e－ ＝ 3H2↑+ 6OH– 2FeO42- + 6e－ + 8H2O = 2Fe(OH)3 + 10 OH– 3Zn －6e－ + 6OH– = 3Zn(OH)2 【课后作业】 课堂小结 模型 转换 补充：例题1、下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（ ） A. b极是电池的正极 B. 甲烧杯中K＋经盐桥流向乙烧杯 C. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 D. 电池的总反应离子方程式为： MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O 石墨 石墨 甲 乙 盐桥 a b KMnO4、MnSO4、H2SO4溶液 Fe2(SO4)3、FeSO4溶液 D 例题2、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顺序为 （ ） A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a B 例题3、分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　 ) ①　　　 ②　　　 ③　　　 ④ 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↑ B