【高中化學(xué)】原電池第一課時課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池

第一課時

原電池的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)1、以銅鋅原電池為例，理解原電池的工作原理及形成條件。2、學(xué)會判斷原電池的正、負(fù)極，掌握原電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式的書寫。3、認(rèn)識帶鹽橋的原電池，理解鹽橋的用途。知識回顧C(jī)u2＋SO42－Cu2＋Cu2＋SO42－Cu2＋Zn2+SO42－SO42－Cu2＋Cu2＋e－e－A鋅銅－+e-e-CuSO4溶液總反應(yīng)：Zn＋Cu2+

＝Zn2++Cu還原反應(yīng)Cu2＋+2e－=Cu氧化反應(yīng)Zn－

2e－=Zn2＋e-e-Cu一、原電池的形成條件及工作原理2、構(gòu)成原電池的條件①兩極：②一液：③一線：④一反應(yīng)：一般為兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬與非金屬導(dǎo)體，石墨）電解質(zhì)溶液，或熔融電解質(zhì)（酒精、蔗糖、CCl4不是電解質(zhì)）用導(dǎo)線相連（或直接接觸）自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)知識回顧一、原電池的工作原理及形成條件1、原電池的定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置Cu2+3、工作原理電極負(fù)極正極定義:電子流出(失電子)的一極電極材料：較活潑金屬定義:電極材料：電子流入(得電子)的一極較不活潑金屬或碳棒電極反應(yīng)負(fù)極:正極:電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)電極本身失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)電池反應(yīng)：電子流動方向：負(fù)極

導(dǎo)線

正極陽離子移向正極陰離子移向負(fù)極溶液中離子移動方向：負(fù)極正極Zn－2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu一、原電池的工作原理及形成條件Cu2+得失電子守恒后，兩電極反應(yīng)式相加Zn＋Cu2+

＝Zn2++Cu開始實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋅片Zn-2e-=Zn2+銅Cu2++2e-=Cu電流表鋅片腐蝕，不斷溶解銅片上有紅色物質(zhì)析出電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)一段時間實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋅片被紅色物質(zhì)覆蓋電流表讀數(shù)不斷減小【數(shù)字實(shí)驗(yàn)探究單液原電池】新知探究新知探究【數(shù)字實(shí)驗(yàn)探究單液原電池】溫度電流17.3℃0.126A25℃0.026A一、原電池的工作原理及形成條件開始電流強(qiáng)度較大，隨后減弱?！舅伎肌侩娏魉p的原因?不使用時，該原電池能否長期保存？如何改進(jìn)呢？①因?yàn)殂~在鋅表面析出后，與CuSO4溶液一起形成了原電池，產(chǎn)生的電流并沒有經(jīng)過電流表，所以電流表的讀數(shù)不斷減小。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，相當(dāng)于兩個電極都是銅，已不能發(fā)生原電池反應(yīng)，所以最后無電流產(chǎn)生。②不能，Zn會和CuSO4

直接反應(yīng)存在缺陷！CuZnZnSO4溶液CuSO4溶液Zn2+SO42-A2、燒杯中加什么溶液？實(shí)驗(yàn)設(shè)計不與鋅反應(yīng)的溶液，一般加金屬對應(yīng)的鹽溶液。SO42-

Zn2+1、安培表指針會偏轉(zhuǎn)嗎？為什么？3、怎樣構(gòu)成閉合回路？新知探究鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊脂鹽橋

K+和Cl-在鹽橋中能移動實(shí)驗(yàn)設(shè)計新知探究半電池：包括電極材料和電解質(zhì)溶液，兩個隔離的半電池通過鹽橋連接起來。SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+鹽橋工作示意圖CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－新知探究Zn片Cu片ZnSO4CuSO4Cl－K＋K＋Cl－【思考3】鹽橋中K+和Cl-的移動方向？【思考1】鹽橋中有電子流過嗎？不能，兩溶液中SO42-濃度不變【思考2】兩溶液中的離子能通過鹽橋嗎？K+向正極移動，Cl-向負(fù)極移動；沒有,電子不下水，離子不上岸新知探究4、雙液原電池一、原電池的工作原理及形成條件新知探究鹽橋：通常是將浸泡了飽和KCl(KNO3)溶液的瓊膠裝在U型管中。特點(diǎn)：3、離子只出不進(jìn)。1、鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動2、瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。作用：1、使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。2、平衡電荷。（離子庫，可以源源不斷的供給需要的離子）4、雙液原電池一、原電池的工作原理及形成條件鋅半電池銅半電池電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：

Cu2++2e-=CuZn－2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZnSO4溶液CuZnCuSO4溶液鹽橋4、雙液原電池一、原電池的工作原理及形成條件新知探究銀半電池銅半電池電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：

Cu－2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2++2AgAgNO3溶液CuSO4溶液CuAg鹽橋新知演練【練習(xí)1】書寫電極方程式及總方程式【練習(xí)2】請根據(jù)離子反應(yīng)：Fe

+Cu2+＝Fe2++Cu設(shè)計一個帶鹽橋的雙液原電池。書寫電極方程式。新知演練FeSO4溶液CuSO4溶液CuFe鹽橋總反應(yīng)：Fe

+Cu2+＝Fe2++Cu電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=CuCuSO4

溶液AFe雙液原電池優(yōu)點(diǎn)：1、有效避免了電極材料與電解質(zhì)溶液的直接反應(yīng)，增加了原電池的使用壽命。2、離子在鹽橋中作定向移動，減少了離子的混亂，使離子移動更加有序，電流持續(xù)穩(wěn)定，提高了原電池的使用效率。A新知探究新知探究電流較大，衰減快，轉(zhuǎn)化效率低電流較小，電流穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高【數(shù)字實(shí)驗(yàn)探究單、雙液原電池】【思考】雙液原電池電流弱的原因？(1)離子運(yùn)動的距離長(2)離子運(yùn)動的通道窄(3)離子容量小改進(jìn)?縮短鹽橋的長度，增大鹽橋的橫截面積能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？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：只允許陰離子通過新知探究5、膜電池一、原電池的工作原理及形成條件新知探究離子交換膜：離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。新知探究微電池【膜電池模型】ZnSO4CuSO4KCl溶液ZnCuDIS玻璃片（用雙面膠粘貼銅片）玻璃片（用雙面膠粘貼銅片）浸CuSO4aq濾紙浸ZnSO4aq濾紙銅片鋅片隔膜課堂小結(jié)單液原電池雙液原電池隔膜原電池【練習(xí)3】用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U形管）構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（

）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①② B．②③ C．②④ D．③④C新知演練新知演練【練習(xí)4】下圖所示原電池的鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液，電池工作一段時間后，

甲燒杯中溶液顏色不斷變淺。下列敘述中正確的是（

）b極是電池的正極B.甲燒杯中K＋經(jīng)鹽橋流向乙燒杯C.甲燒杯中溶液的pH逐漸減小D.

電池的總反應(yīng)離子方程式為：MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O石墨石墨甲乙鹽橋abKMnO4、MnSO4、H2SO4溶液Fe2(SO4)3、FeSO4溶液D【練習(xí)5】一定條件下，實(shí)驗(yàn)室利用如圖所示裝置，通過測電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時間后，兩電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是（

）A．右池中的銀電極作負(fù)極B．正極反應(yīng)為Ag－e－=Ag＋C．總反應(yīng)為Ag＋＋Cl－

=AgCl↓D．鹽橋中的NO3-向右池方向移動C新知演練新知探究1、加快反應(yīng)速率二、原電池的工作原理的應(yīng)用原理：在形成的原電池中，氧化和還原反應(yīng)分別在兩極上發(fā)生反應(yīng)，溶液中離子運(yùn)動相互干擾減小，電解質(zhì)溶液中離子的運(yùn)動更快，使化學(xué)反應(yīng)速率更快。典例：在鋅與稀硫酸制氫氣的反應(yīng)中，滴加幾滴硫酸銅溶液可以加快制取氫氣的速率。新知探究2、判斷金屬活潑性原理：在原電池中，金屬活潑性負(fù)極一般強(qiáng)于正極。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)電子流出溶解的一極金屬性弱正極發(fā)生還原反應(yīng)電子流入有氣泡產(chǎn)生的一極質(zhì)量增加的一極金屬性強(qiáng)二、原電池的工作原理的應(yīng)用電流流入質(zhì)量減輕的一極電流流出新知探究【練習(xí)6】把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為：()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>aB新知探究3、設(shè)計原電池（雙液）Fe+Cu2+=Fe2++CuFe-2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu負(fù)極電極材料電解質(zhì)溶液正極電極材料電解質(zhì)溶液FeCu、C、Pt等CuCl2、CuSO4負(fù)極正極(1)拆分反應(yīng)；(2)接著確定負(fù)、正極材料；(3)再確定電解質(zhì)溶液；(4)最后畫出裝置。總結(jié)：二、原電池的工作原理的應(yīng)用FeCl2、FeSO4FeSO4溶液CuSO4溶液CuFe鹽橋【練習(xí)】步步高大本P118新知探究4、防止金屬被腐蝕例：船體嵌入鋅塊、埋地鋼管焊上鎂條等！二、原電池的工作原理的應(yīng)用犧牲陽極的陰極保護(hù)法新知探究1、電極判