人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章第一節(jié)第1課時(shí)原電池的工作原理基礎(chǔ)課課件

第1課時(shí)原電池的工作原理(基礎(chǔ)課)第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池素養(yǎng)目標(biāo)1．以鋅銅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會(huì)書寫其電極反應(yīng)式。2．進(jìn)一步理解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的變化過程，并能理解帶有鹽橋原電池的實(shí)用性。舊知回顧知識(shí)點(diǎn)一原電池的工作原理1．原電池的構(gòu)成(1)定義：利用__________反應(yīng)原理將_____能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。氧化還原化學(xué)(2)原電池的構(gòu)成條件2．探究含鹽橋的鋅銅原電池的工作原理裝置現(xiàn)象鋅片__________，銅片上有______________，電流表指針發(fā)生______逐漸溶解紅色物質(zhì)析出偏轉(zhuǎn)電極名稱Zn電極—負(fù)極Cu電極—正極得失電子失電子得電子電子流向____________反應(yīng)類型______反應(yīng)______反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn－2e－===Zn2+Cu2+＋2e－===Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu流出流入氧化還原特別提醒

①鹽橋的作用：利用溶液中離子的移動(dòng)，使兩個(gè)半電池中的溶液形成閉合回路；平衡電荷，使溶液保持中性。若撤去鹽橋，電流表的指針會(huì)回到零點(diǎn)不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)。②鹽橋中的陽離子移向正極區(qū)，陰離子移向負(fù)極區(qū)。觀察下面兩個(gè)原電池裝置?；卮鹣铝袉栴}：(1)斷開甲、乙兩裝置中的K1與K2，電流表及鋅片有何現(xiàn)象？若閉合K1和K2，又如何？(2)閉合甲、乙兩裝置中的K1和K2，兩裝置中鋅片和銅片上電極反應(yīng)如何寫？發(fā)生的反應(yīng)類型？是原電池的什么極？(3)乙裝置中電子流向如何？鹽橋中的陽離子移向什么極？(4)乙裝置相對(duì)于甲裝置的優(yōu)點(diǎn)是什么？[提示]

(1)斷開時(shí)，甲、乙兩裝置中電流表指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甲裝置中鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片無現(xiàn)象；閉合時(shí)，甲、乙兩裝置中電流表指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甲裝置中鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生、銅片上也有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片溶解無氣泡產(chǎn)生，銅片上有氣泡產(chǎn)生。(2)鋅片：Zn－2e－===Zn2+，氧化反應(yīng)，負(fù)極。銅片：2H＋＋2e－===H2↑，還原反應(yīng)，正極。(3)電子從鋅片流出，通過電流表，流入銅片；鹽橋中的陽離子移向銅片(正極)。(4)電流穩(wěn)定，工作效率高。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)原電池中電流的方向是負(fù)極→導(dǎo)線→正極。 (

)(2)原電池中負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)。 (

)(3)在原電池中陰離子移向負(fù)極。

(

)(4)原電池的正極一定是化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬。 (

)(5)原電池工作時(shí)，溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)。

(

)(6)一般來說，帶有鹽橋的原電池比不帶鹽橋的原電池效率高。

(

)××√××√2．在圖中的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是(

)A．①②③⑤⑧B．③④⑥⑦C．④⑥⑦D．③⑤⑦√D

[①⑥⑧未構(gòu)成閉合回路；②中兩極材料活動(dòng)性相同；④中酒精是非電解質(zhì)；所以①②④⑥⑧均不構(gòu)成原電池，③⑤⑦可構(gòu)成原電池，D正確。]3．如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述正確的是(

)√A．氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應(yīng)B．電極Ⅱ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極C．該原電池的總反應(yīng)式為2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+D．鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊脂，原電池工作時(shí)K＋向負(fù)極區(qū)移動(dòng)C

[A項(xiàng)，該原電池反應(yīng)中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的燒杯中進(jìn)行，因此氧化劑和還原劑不必直接接觸，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極Ⅱ?yàn)樵姵氐呢?fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2+，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，正極反應(yīng)式為2Fe3+＋2e－===2Fe2+，正電荷減少，K＋移向正極區(qū)補(bǔ)充正電荷，錯(cuò)誤。]題后歸納1．原電池的工作原理簡(jiǎn)圖注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。②若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過陽離子交換膜移向正極。③電子、離子移動(dòng)方向應(yīng)注意：電子不下“水”，離子不上“岸”。2．原電池正、負(fù)極的一般判斷知識(shí)點(diǎn)二原電池工作原理的應(yīng)用1．加快化學(xué)反應(yīng)速率(1)原理：在形成的原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上發(fā)生，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互干擾減小，電解質(zhì)溶液中離子的運(yùn)動(dòng)更快，使化學(xué)反應(yīng)速率加快。(2)舉例：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成微小Zn-Cu原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原理：一般來說，負(fù)極金屬的活動(dòng)性強(qiáng)于正極金屬。根據(jù)現(xiàn)象判斷出原電池的正、負(fù)極，金屬的活動(dòng)性：負(fù)極強(qiáng)于正極。

自發(fā)的氧化還原

④畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分某興趣小組為探究構(gòu)成原電池的條件，將A、B、C、D四種金屬按表中的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置甲乙丙現(xiàn)象二價(jià)金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生回答下列問題：(1)甲、乙、丙中A、B、C、D四種金屬對(duì)應(yīng)電極名稱是什么極？活潑性順序如何？(2)用乙裝置設(shè)計(jì)反應(yīng)：Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，B、C的電極材料是什么？(3)設(shè)計(jì)含鹽橋的裝置實(shí)驗(yàn)Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，畫出裝置圖(注明電解質(zhì)溶液、電極材料和電極名稱)。[提示]

(1)甲：A為負(fù)極，B為正極；乙：B為負(fù)極，C為正極；丙：D為負(fù)極，A為正極；活潑性順序：D＞A＞B＞C。(2)B為Fe，C為Cu或C等。(3)1．取3.25g鋅與100mL1mol·L-1的稀硫酸反應(yīng)，為了增大反應(yīng)速率而不改變H2的產(chǎn)量，可采取的措施是(

)A．滴加幾滴濃鹽酸 B．滴加幾滴濃硝酸C．滴加幾滴硫酸銅溶液 D．加入少量鋅?！?/p>

2．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分現(xiàn)象a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是(

)A．a(chǎn)＞b＞c＞d

B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞cC

[由第一個(gè)裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動(dòng)性：a＞b；對(duì)于第二個(gè)裝置，沒有構(gòu)成原電池，依據(jù)還原性規(guī)律知，金屬活動(dòng)性：b＞c；由第三個(gè)裝置的現(xiàn)象可知，d極為負(fù)極，金屬活動(dòng)性：d＞c；由第四個(gè)裝置中電流從a→d，可知電子從d→a，金屬活動(dòng)性：d＞a。]√

B

[由電池反應(yīng)Fe＋2Fe3+===3Fe2+可知，F(xiàn)e為負(fù)極，F(xiàn)e3+在正極上反應(yīng)，則電解質(zhì)溶液應(yīng)為可溶性鐵鹽。]√知識(shí)點(diǎn)三原電池電極反應(yīng)式的書寫1．書寫遵循的原則原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒定律、得失電子守恒及電荷守恒。弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫成化學(xué)式，其余的以離子形式表示。正極反應(yīng)產(chǎn)物、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定，同時(shí)注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)電極產(chǎn)物的影響。

3．根據(jù)給出的電池總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式(1)一般書寫步驟為①列物質(zhì)，標(biāo)得失。②選離子，配電荷。③配個(gè)數(shù)，巧用水。④兩式加，驗(yàn)總式。(2)如以2H2＋O2===2H2O為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫步驟：①負(fù)極反應(yīng)式的書寫：根據(jù)總反應(yīng)式，列出總式兩邊化合價(jià)升高的物質(zhì)為H2，轉(zhuǎn)移電子為4e－，即得2H2－4e－===4H＋。②根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，用OH－配平，使兩邊電荷總數(shù)相等、元素守恒，即得2H2＋4OH－－4e－===4H2O。③正極反應(yīng)式的書寫如下：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。將正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到總反應(yīng)式。某興趣小組為了提高電池的效率設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池，請(qǐng)回答下列問題：(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，寫出電極名稱及對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式：Al片(

)_______________________________________________，Cu片(

)_______________________________________________。(2)若X是濃硝酸，Y是NaCl溶液，寫出電極名稱及對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式：Al片(

)________________________________________________，Cu片(

)________________________________________________。負(fù)極2Al－6e－===2Al3+

正極6H＋＋6e－===3H2↑

正極

負(fù)極Cu－2e－===Cu2+

題后歸納

帶鹽橋的原電池裝置中，負(fù)極半電池：還原性強(qiáng)的材料作負(fù)極，失去電子被氧化；正極半電池：電解質(zhì)溶液中氧化性強(qiáng)的離子在正極得到電子被還原，其中鹽橋不能用導(dǎo)線代替。隨堂評(píng)估·知能落實(shí)

√243題號(hào)1D

[A.CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池；B.Cl－向正極移動(dòng)，Ag＋會(huì)和KCl中的Cl－發(fā)生反應(yīng)：Ag＋＋Cl―===AgCl↓，不可以用裝有含KCl飽和溶液的瓊脂；C.鐵和濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)，實(shí)際作為原電池的氧化還原反應(yīng)為銅與濃硝酸的反應(yīng)，銅作負(fù)極。]243題號(hào)12．常溫下，傳感器測(cè)得某土豆汁液的pH≈6.85，利用這種土豆制作電池(兩根鐵棒、兩根銅棒)，裝置原理圖如圖所示。下列說法正確的是(

)23題號(hào)14A．導(dǎo)線c應(yīng)該換為鹽橋，否則不構(gòu)成閉合回路B．a(chǎn)為Fe棒、b為Cu棒C．電池正極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑D．電流由電子表的n極流入√C

[A.鹽橋用于將同一電池兩極的電解質(zhì)溶液連接起來形成閉合回路，由題圖可知，右側(cè)土豆中銅棒和鐵棒插在同一電解質(zhì)溶液中，因此導(dǎo)線c不需要換為鹽橋，A錯(cuò)誤；B.由題圖可知，a應(yīng)為Cu棒、b為Fe棒，則相當(dāng)于左右兩個(gè)土豆電池串聯(lián)起來，B錯(cuò)誤；C.在右側(cè)土豆電池中，鐵棒作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2+，銅棒作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，C正確；D.在右側(cè)土豆電池中，鐵棒作負(fù)極，電子從電子表的n極流入，則電流從n極流出，D錯(cuò)誤。]23題號(hào)1423題號(hào)413．鋅銅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是(

)A．在外電路中，電流從Zn極流向Cu極B．鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液C．電池的正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑D．電池中產(chǎn)生的電子會(huì)在鹽橋中移動(dòng)√23題號(hào)41B

[A.鋅的活潑性大于銅，鋅是負(fù)極、銅是正極，在外電路中，電流從Cu極流向Zn極，故A錯(cuò)誤；B.鋅是負(fù)極、銅是正極，鹽橋中的Cl－移向ZnSO4溶液，故B正確；C.鋅是負(fù)極、銅是正極，電池的正極反應(yīng)為Cu2+＋2e－===Cu，故C錯(cuò)誤；D.鹽橋中的離子發(fā)生定向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。]4．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3+＋2I－??2Fe2+＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，請(qǐng)回答下列問題：243題號(hào)1(1)反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為