2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修1 第1章 第2節(jié)　第1課時(shí)　原電池 課件（39張）

1、第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池第1課時(shí)原電池學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過原電池工作原理的探究,認(rèn)識(shí)到化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。2.通過原電池構(gòu)成條件的學(xué)習(xí),了解原電池的工作原理。任務(wù)分項(xiàng)突破課堂小結(jié)提升學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)任務(wù)分項(xiàng)突破學(xué)習(xí)任務(wù)1探究原電池的工作原理自主梳理1.原電池的概念:把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.電極反應(yīng)與電池反應(yīng)(1)電極反應(yīng):在 上進(jìn)行的 叫電極反應(yīng)。負(fù)極發(fā)生的是 反應(yīng);正極發(fā)生的是 反應(yīng)。(2)電池反應(yīng):電池的兩個(gè)電極反應(yīng)組成電池的 叫電池反應(yīng),也就是正極反應(yīng)與負(fù)極反應(yīng)相加(得失電子數(shù)必須相同)即得電池反應(yīng)。電極半反應(yīng)氧化還原總反應(yīng)3.原電池的構(gòu)成條件(1)化學(xué)反應(yīng):一般

2、為自發(fā)的 反應(yīng)。氧化還原微點(diǎn)撥:電解質(zhì)必須處于電離狀態(tài),否則不導(dǎo)電,不能形成閉合回路。4.根據(jù)電極判斷電子、電流、離子移動(dòng)方向電極正極負(fù)極電流流向 . .電子流向 . .反應(yīng)類型 反應(yīng) 反應(yīng)離子流向 流向 流向流出流入流入流出還原氧化陽離子陰離子互動(dòng)探究水果電池是利用水果中的化學(xué)物質(zhì)和金屬片發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電能的一種電池。它的制作方法也是很簡(jiǎn)單的,把兩種不同的金屬插在水果里面就可以了,兩種金屬的活潑性相差最好比較大,比如銅和鋅。制作步驟:取四個(gè)小蘋果,分別插入鍍鋅螺絲釘和粗銅絲,然后串聯(lián)連接成電路。探究電極反應(yīng)的書寫問題1:蘋果酸記為H2X,水果電池中Zn、Cu哪種物質(zhì)可以與蘋果酸反應(yīng)?寫出反應(yīng)的

3、離子方程式(蘋果酸是弱酸,不能拆寫成離子形式)。問題2:根據(jù)上述離子方程式,用單線橋標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。問題3:根據(jù)單線橋看出Zn失電子(電子流出),電子沿導(dǎo)線流到Cu電極上。據(jù)此寫出Zn電極、Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)。歸納拓展電極反應(yīng)也叫“半反應(yīng)”,是為了分析問題的方便,用得、失電子表示電極表面上的變化。電極反應(yīng)式中失電子用減號(hào),得電子用加號(hào)。形成原電池之前,氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)均在Zn電極表面進(jìn)行,反應(yīng)阻力較大,速度較慢;形成原電池以后,氧化反應(yīng)在Zn電極表面進(jìn)行,還原反應(yīng)在Cu電極表面進(jìn)行,反應(yīng)阻力較小,速度較快。題組例練題點(diǎn)一原電池的結(jié)構(gòu)及工作原理1.(2021河北邯鄲期

4、中)根據(jù)原電池原理,下列反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池的是( )C解析:該反應(yīng)為燃料的燃燒反應(yīng),屬于氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成燃料電池,故A不符合題意;反應(yīng)中Fe、Cu元素的化合價(jià)變化,為氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成原電池,故B不符合題意;反應(yīng)中沒有元素的化合價(jià)變化,不屬于氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)成原電池,故C符合題意;反應(yīng)中S元素的化合價(jià)變化,為氧化還原反應(yīng),可設(shè)計(jì)成原電池,故D不符合題意。2.(2021寧夏銀川月考)由U形管、質(zhì)量為m g的鐵棒、質(zhì)量為m g的碳棒和1 L 0.2 molL-1CuCl2溶液組成的裝置如圖所示,下列說法正確的是( )C題點(diǎn)二原電池的電極判斷3.(2021黑龍江齊齊哈爾月考)X、Y

5、兩根金屬棒插入Z溶液中構(gòu)成如圖所示裝置,實(shí)驗(yàn)中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時(shí)X棒變粗,Y棒變細(xì),則X、Y、Z溶液可能是下列中的( )B選項(xiàng)XYZ溶液AZnCu稀硫酸BAgZn硝酸銀溶液CCuAg硝酸銀溶液DCuZn稀硫酸解析:鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池,X棒為活潑金屬鋅,作原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子,X棒變細(xì),Y棒為不活潑金屬銅,作原電池的正極,氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,Y棒沒有變化,故A不符合題意;鋅、銀在硝酸銀溶液中構(gòu)成原電池,X棒為不活潑金屬銀,作原電池的正極,銀離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀,X棒變粗,Y棒為活潑金屬鋅,作原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化

6、反應(yīng)生成鋅離子,Y棒變細(xì),故B符合題意;銅、銀在硝酸銀溶液中構(gòu)成原電池,銅的金屬性強(qiáng)于銀的,X棒為金屬銅,作原電池的負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子,X棒變細(xì),故C不符合題意;鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池,X棒為不活潑金屬銅,作原電池的正極,氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,X棒沒有變化,故D不符合題意。C題后悟道學(xué)習(xí)任務(wù)2帶鹽橋的原電池工作原理自主梳理1.鹽橋:鹽橋中通常裝有瓊脂凝膠,內(nèi)含 或 。2.鹽橋的作用:鹽橋中的離子能夠 。通過鹽橋可將兩個(gè)相互隔離的電解質(zhì)溶液連接起來, 。氯化鉀硝酸銨定向移動(dòng)傳導(dǎo)電流互動(dòng)探究有人用土豆或香蕉制作鹽橋,探究雙液原電池工作原理,取得了很好的效果

7、。制作過程如下:把土豆或香蕉煮熟,取100 g左右搗碎,加入2030 g KCl,再加2 mL水?dāng)嚢杈鶆蚝笱b入U(xiǎn)形管,U形管兩端用棉花塞住。用不同材料制作的鹽橋進(jìn)行雙液原電池實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)土豆鹽橋電流表指針偏轉(zhuǎn)最大,香蕉鹽橋電流表指針偏轉(zhuǎn)次之,瓊脂鹽橋電流表指針偏轉(zhuǎn)最小。探究1鹽橋的作用問題1:如圖這種單液原電池外電路斷開后,還能否繼續(xù)反應(yīng)?提示:能。問題2:如圖這種帶鹽橋的雙液原電池,斷開外電路后能否繼續(xù)反應(yīng)?為什么?提示:不能。Zn在左側(cè)燒杯中,CuSO4溶液在右側(cè)燒杯中,外電路斷開,鹽橋隔離了兩者,所以不能繼續(xù)反應(yīng)。探究2鹽橋中為什么用KCl或NH4NO3不同離子在溶液中移動(dòng)速率不同

8、。下表列出了不同離子的電遷移率。從表中看出K+、Cl-電遷移率基本相同。離子無限稀釋時(shí)的電遷移率(25 )問題3:鹽橋中能否用水?提示:不能。水導(dǎo)電能力極弱(或電阻極大),相當(dāng)于“斷路”,無法構(gòu)成閉合回路。問題4:能否用其他電解質(zhì)制作鹽橋?能否用金屬或石墨代替鹽橋?提示:能,只要電解質(zhì)電離出的陰、陽離子電遷移率相近即可,比如KNO3。不能,因?yàn)樗鼈儾荒芴峁╆?、陽離子平衡雙液原電池兩側(cè)溶液電荷。問題5:分析鹽橋中離子移動(dòng)的方向。提示:鹽橋中離子移動(dòng)方向與普通原電池中離子移動(dòng)方向相同,即“正正負(fù)負(fù)(帶正電離子移向正極,帶負(fù)電離子移向負(fù)極)”。歸納拓展鹽橋的作用與使用注意事項(xiàng)(1)鹽橋可以隔離氧化劑

9、、還原劑,防止電池不用時(shí)自放電,延長電池壽命。(2)鹽橋內(nèi)含陰、陽離子,在電池使用過程中分別向兩個(gè)極區(qū)移動(dòng),這樣可以平衡正、負(fù)極區(qū)溶液的電性,提高電池電壓。(3)鹽橋中電解質(zhì)陰、陽離子盡可能以遷移速率相近為宜。(4)鹽橋所含電解質(zhì)不能與正、負(fù)極區(qū)電解質(zhì)反應(yīng)。1.(2021浙江臺(tái)州期中)如圖是利用原電池原理提取碘的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,下列說法中正確的是( )題組例練B2.(2021黑龍江哈爾濱月考)用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( )D題后悟道要準(zhǔn)確理解帶鹽橋的雙液原電池的工作原理。雙液原電池中雖然氧化劑與還原劑沒有實(shí)質(zhì)接觸,但是氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移,通過外

10、電路即可完成還原劑與氧化劑之間的電子轉(zhuǎn)移。通過鹽橋形成閉合回路,并為兩側(cè)電解質(zhì)溶液提供陰、陽離子以“平衡電荷”,就可以使“電子轉(zhuǎn)移”不斷進(jìn)行下去。課堂小結(jié)提升【知識(shí)整合】【易錯(cuò)提醒】1.原電池中活潑的金屬不一定作負(fù)極。因?yàn)樗^金屬活潑性一般是根據(jù)金屬與酸或水反應(yīng)產(chǎn)生H2的難易確定的。比如Al與Cu作電極,濃硝酸作電解質(zhì)溶液,由于Al遇濃硝酸鈍化,所以Cu發(fā)生反應(yīng)作負(fù)極。再如Al與Mg作電極,NaOH作電解質(zhì),在與酸反應(yīng)產(chǎn)生H2時(shí),Mg活潑性大于Al,但是在NaOH溶液中,Al能發(fā)生反應(yīng)而Mg不能,所以Al作負(fù)極。2.誤認(rèn)為原電池中離子移動(dòng)是“正負(fù)負(fù)正(即帶正電離子移向負(fù)極,帶負(fù)電離子移向正極)

11、”。實(shí)際上原電池中離子移動(dòng)方向是“正正負(fù)負(fù)”。原因是負(fù)極表面附近會(huì)有一層密集的正電荷,排斥陽離子(帶正電),阻止陽離子向負(fù)極移動(dòng),所以陰離子(帶負(fù)電)受吸引會(huì)移向負(fù)極。同理陽離子移向正極。3.誤認(rèn)為電子能在溶液中傳導(dǎo)。其實(shí)電子只能在金屬或非金屬導(dǎo)體中傳導(dǎo),不能在溶液中傳導(dǎo)。原電池外電路是自由電子定向移動(dòng)形成電流通路,內(nèi)電路(電解質(zhì)溶液內(nèi))是自由離子定向移動(dòng)形成電流通路。學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)加碘食鹽一般通過添加KIO3來增加含碘量,可以通過“微分脈沖伏安法”測(cè)定加碘鹽中碘酸根離子。“微分脈沖伏安法”是一種重要的電化學(xué)檢測(cè)方法,電化學(xué)方法是元素檢測(cè)最主要的方法之一,相對(duì)于其他元素檢測(cè)方法,電化學(xué)方法具有儀

12、器體積小、價(jià)格便宜、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。加碘食鹽一般通過添加KIO3來增加含碘量,可以通過“微分脈沖伏安法”測(cè)定加碘鹽中碘酸根離子?！拔⒎置}沖伏安法”是一種重要的電化學(xué)檢測(cè)方法,電化學(xué)方法是元素檢測(cè)最主要的方法之一,相對(duì)于其他元素檢測(cè)方法,電化學(xué)方法具有儀器體積小、價(jià)格便宜、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。(2)為驗(yàn)證他的猜想,甲同學(xué)向反應(yīng)后的藍(lán)色溶液中加入 ,藍(lán)色迅速消失,隨后再次變藍(lán)。Na2SO3溶液加碘食鹽一般通過添加KIO3來增加含碘量,可以通過“微分脈沖伏安法”測(cè)定加碘鹽中碘酸根離子。“微分脈沖伏安法”是一種重要的電化學(xué)檢測(cè)方法,電化學(xué)方法是元素檢測(cè)最

13、主要的方法之一,相對(duì)于其他元素檢測(cè)方法,電化學(xué)方法具有儀器體積小、價(jià)格便宜、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。(3)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反應(yīng)的過程。答案:(3)I-加碘食鹽一般通過添加KIO3來增加含碘量,可以通過“微分脈沖伏安法”測(cè)定加碘鹽中碘酸根離子?！拔⒎置}沖伏安法”是一種重要的電化學(xué)檢測(cè)方法,電化學(xué)方法是元素檢測(cè)最主要的方法之一,相對(duì)于其他元素檢測(cè)方法,電化學(xué)方法具有儀器體積小、價(jià)格便宜、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。(3)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反應(yīng)的過程。放電一段時(shí)間后,a電極附近溶液短暫出現(xiàn)藍(lán)色,隨即消失,重復(fù)多次后,藍(lán)色不再褪去。電流表顯示電路中時(shí)而出現(xiàn)電流,時(shí)而歸零,最終電流消失。電流表短暫歸零的原因是 。加碘食鹽一般通過添加KIO3來增加含碘量,可以通過“微分脈沖伏安法”測(cè)定加碘鹽中碘酸根離子。“微分脈沖伏安法”是一種重要的電化學(xué)檢測(cè)方法,電化學(xué)方法是元素檢測(cè)最主要的方法之一,相對(duì)于其他元素檢測(cè)方法,電化學(xué)方法具有儀器體積小、價(jià)格便宜、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。(3)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步研究Na2SO3溶