4.1.1原電池高二化學(xué)課件（人教版2019選擇性必修1）

1、通過原電池實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識電極反應(yīng)、電極材料、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體是電池構(gòu)成的四個(gè)基本要素，能設(shè)計(jì)簡單的原電池。2、在分析鋅銅原電池的過程中，逐漸建立原電池的系統(tǒng)分析思路；能根據(jù)電極反應(yīng)、電流方向或離子的移動(dòng)方向判斷原電池的正極和負(fù)極。原電池的工作原理；電極反應(yīng)的分析與表征。原電池思維模型的構(gòu)建。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池也稱化學(xué)電源。原電池是各種化學(xué)電源的雛形。1、概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。3、構(gòu)成要素：①有兩個(gè)活潑性不同的電極。②有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。③能形成閉合回路。A2、本質(zhì)：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。兩根棒一桶水原電池溫故而知新稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4

稀H2SO4

AB

C

DAAAAAAZnCuFeC(石墨)ZnCuZnZnFeCuSiC(石墨)ZnCuA稀H2SO4

酒精NaCl溶液

稀H2SO4

EFGH例1、下列裝置中，能組成原電池的是()ABCHZnCu1、該裝置發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)化？2、在正極和負(fù)極上分別發(fā)生了什么反應(yīng)？思考與討論圖6-7原電池原理示意圖H2AH+Zn2+ZnCue-e-e-e-e-e-SO42-H+硫酸溶液SO42-ZnACuCu2＋Zn2+e-ZnCu2＋CuSO42－SO42－內(nèi)電路：陽（正）離子移向正極，陰（負(fù)）離子移向負(fù)極。外電路：電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極Cu2＋SO42－e-負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)CuSO4溶液Zn電子不下水離子不上岸思考與討論思考與討論3、電流是否衰減？如果是，衰減的原因可能是什么？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①電流表指針偏轉(zhuǎn)。②鋅片和銅片上均有紅色固體生成。③溶液溫度升高。④一段時(shí)間后，電流會(huì)逐漸減小。？思考與討論3、電流是否衰減？如果是，衰減的原因可能是什么？4、你能否設(shè)計(jì)防止電流衰減的裝置？思考與討論ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu？改進(jìn)電解質(zhì)溶液A1、兩個(gè)燒杯中分別盛放什么試劑？2、如何構(gòu)成閉合回路？CuZnCuSO4溶液A電流不穩(wěn)定缺點(diǎn)：4、你能否設(shè)計(jì)防止電流衰減的裝置？思考與討論實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)4-1】Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu電流表鹽橋圖4-1鋅銅原電池示意圖如圖4-1所示，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液用一個(gè)鹽橋連接起來，然后將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察現(xiàn)象。取出鹽橋，觀察電流表的指針有何變化。實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)4-1】1、圖4-1所示的鋅銅原電池工作時(shí)，電子在導(dǎo)線中的運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？陰離子和陽離子在電解質(zhì)溶液中的運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？思考與討論Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu電流表鹽橋圖4-1鋅銅原電池示意圖2、鋅銅原電池可看作由兩個(gè)半電池組成，一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)，另一個(gè)發(fā)生還原反應(yīng)。試分別寫出兩個(gè)電極上的反應(yīng)及總反應(yīng)的離子方程式？K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋Cu一、原電池工作原理Zn-2e-=Zn2+Cu+2e-=Cu發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極正極通常是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。鹽橋中的K＋、Cl－是可以自由移動(dòng)，瓊膠的固定作用可以防止KCl溶液直接流出來。鹽橋的作用：1、使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。(離子通路）2、平衡電荷。（離子庫，可以源源不斷的供給需要的離子）鹽橋1、注明原電池的組成。2、標(biāo)明氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生區(qū)域。3、標(biāo)明電子的運(yùn)動(dòng)方向和陰陽離子的遷移方向。請同學(xué)們結(jié)合圖4-1繪制原電池工作原理的示意圖，并與同學(xué)交流。示意圖要求包括以下內(nèi)容思考與討論Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu電流表鹽橋圖4-1鋅銅原電池示意圖原電池工作原理示意圖陽離子遷移方向陰離子遷移方向發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)－＋電流表隔膜或鹽橋負(fù)極正極Ae-e-電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)還原劑正極發(fā)生還原反應(yīng)氧化劑思考與討論1、電極有什么作用？2、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體各有什么作用？導(dǎo)電，負(fù)極有可能參與反應(yīng)。導(dǎo)電，離子導(dǎo)體中離子定向移動(dòng)形成電流；電子導(dǎo)體中電子定向移動(dòng)形成電流；二者共同形成閉合回路。Ae-H2O2Pt-Pt+質(zhì)子交換膜電解質(zhì)溶液負(fù)極室正極室活動(dòng)一、分析氫氧燃料電池工作原理二、應(yīng)用思維模型分析或設(shè)計(jì)原電池活動(dòng)二、分析NOx傳感器工作原理VNONO2O2-遷移O2NiO電極固態(tài)電解質(zhì)Pt電極二、應(yīng)用思維模型分析或設(shè)計(jì)原電池活動(dòng)三依據(jù)反應(yīng)2Fe3＋＋2I-

=I2＋2Fe2＋，設(shè)計(jì)原電池，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，并概括設(shè)計(jì)原電池的一般思路。鹽橋CKI溶液AFeCl3溶液電流計(jì)C還原反應(yīng)：2Fe3＋＋2e-

=2Fe2＋氧化反應(yīng)：2I--2e-

=I2正極負(fù)極二、應(yīng)用思維模型分析或設(shè)計(jì)原電池分析氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)選擇電極材料與電極反應(yīng)相對應(yīng)選擇正極區(qū)、負(fù)極區(qū)的電解液設(shè)計(jì)原電池的思路例2、一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng)可以拆分，寫成兩個(gè)“半反應(yīng)”式，一個(gè)是“氧化反應(yīng)”式，一個(gè)是“還原反應(yīng)”式。如氧化還原反應(yīng)：2FeCl3+Cu=2FeCl2

+CuCl2。（1）可以寫成氧化反應(yīng)：_________________還原反應(yīng)：______________________（2）請將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成帶鹽橋的原電池，畫出裝置圖鹽橋CuFeCl3溶液ACuCl2溶液電流計(jì)CCu－2e－＝Cu2+2Fe3++2e－＝2Fe2+三、隔膜型原電池及原理高中常見的三種離子交換膜1、陽離子交換膜：只允許陽離子通過3、質(zhì)子交換膜：只允許H＋通過2、陰離子交換膜：只允許陰離子通過CuZnZnSO4溶液CuSO4溶液交換膜原電池一、原電池工作原理鹽橋作用：1、連通電路2、平衡電荷缺點(diǎn)：電流不穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定缺點(diǎn)：電流小優(yōu)點(diǎn)：電流大且穩(wěn)定二、應(yīng)用思維模型分析或設(shè)計(jì)原電池三、隔膜原電池(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)鋅銅原電池中電子由鋅電極經(jīng)過電解質(zhì)溶液流向銅電極(

)(4)在原電池中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極(

)(5)原電池的正極一定是化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬(

)×××√×練習(xí)1、判斷下列說法是否正確。練習(xí)2、如下圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是(

)A.外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→YB.若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為ZnC.若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性為X>YD.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)C（1）電極X的材料是_______；電解質(zhì)溶液Y是

；（2）銀電極為電池的

極，電極反應(yīng)為________________________；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

；（3）外電路中的電子是從_____電極流向______電極。鹽橋XY溶液ACuSO4溶液電流計(jì)Ag銅AgNO3溶液正Cu-2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCuAg練習(xí)3、依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag++Cu=Cu2++2Ag設(shè)計(jì)的原電池如右圖所示。請回答下列問題：練習(xí)4、根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2，要求：(1)畫出此原電池的裝置圖，裝置采用燒杯和鹽橋。

(2)注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。練習(xí)5、鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）CA.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO42-)減小C.電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡(1)電極Ⅰ上發(fā)生__________(填反應(yīng)類型)，作_______(填電極名稱)。(2)電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為_________________。(3)該原電池的總反應(yīng)式為__________________________。(4)鹽橋中裝有含氯化鉀飽和溶液的瓊膠，其作用是_________________________。練習(xí)6、如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置：還原反應(yīng)正極Cu－2e－=Cu2＋2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋形成閉合回路、平衡電荷練習(xí)7、用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有含KCl飽和