人教版 选择性必修1 化学反应原理 第1课时 原电池的工作原理(02).pptx
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1、INNOVATIVE DESIGN 第一节原电池 第1课时原电池的工作原理 第四章 化学反应与电能 【课程标准要求】【课程标准要求】 1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.能分析、解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池能分析、解释原电池的工作原理,能设计简单的原电池。 新知自主预习 课堂互动探究 课时训练 目 录 CONTENT S / / / 课堂小结即时达标 / 目录 1 新知自主预习 新知自主预习 目录 创新设计 1.原电池的构成原电池的构成 (1)概念 把_能转化为_能的装置。 (2)构成条件 闭合回路。 化学电 新
2、知自主预习 目录 创新设计 两极有电势差两个活动性不同的电极,相对较活泼的金属作_。 _溶液或熔融电解质。 自发的_反应。 (3)实例 锌铜原电池装置如图所示: 缺点:原电池中_反应和_ 反应并未完全隔开,锌与其接触的稀硫 酸发生反应,电流会逐渐_。 负极 电解质 氧化还原 氧化还原 衰减 新知自主预习 目录 创新设计 【微自测】【微自测】 1.下列装置中,能构成原电池的是() D 新知自主预习 目录 创新设计 解析解析A装置中的酒精是非电解质,不导电,不能构成原电池;装置中的酒精是非电解质,不导电,不能构成原电池;B装置中两烧装置中两烧 杯中电解质不连通,不能形成闭合回路,故不能构成原电池;
3、杯中电解质不连通,不能形成闭合回路,故不能构成原电池;C装置中两个电装置中两个电 极材料相同,不能构成原电池;极材料相同,不能构成原电池;D装置符合原电池装置的构成条件,能构成原装置符合原电池装置的构成条件,能构成原 电池电池。 新知自主预习 目录 创新设计 Zn|ZnSO4溶液形成_ (填“正极”或 “负极”,下同),Cu|CuSO4溶液形成_。 中间通过_相连接,形成闭合回路。 2.原电池的工作原理原电池的工作原理 (1)双液原电池的构成 负极 正极 盐桥 新知自主预习 目录 创新设计 盐桥中的 移向ZnSO4溶液,K移向CuSO4溶液,使氧化还原反应持续进 行,锌铜原电池得以不断地产生电
4、流。 (2)工作原理 Zn2e=Zn2氧化 Cu22e=Cu还原 ZnCu2=CuZn2 Cl 新知自主预习 目录 创新设计 A.铜片作负极 B.锌电极的反应式:Zn2e=Zn2 C.电流从锌片流向铜片 D.盐桥的作用是传递电子 解解析析A项,项,Zn失电子发生氧化反应而作负极,错误;失电子发生氧化反应而作负极,错误;B项,锌电极的反应式:项,锌电极的反应式: Zn2e =Zn2,正确; ,正确;C项,铜作正极,电流由铜片流向锌片,错误;项,铜作正极,电流由铜片流向锌片,错误;D项,项, 盐桥的作用是传递离子,电子不能通过溶液,错误盐桥的作用是传递离子,电子不能通过溶液,错误。 【微自测】【微
5、自测】 2.锌铜原电池装置如图所示,下列说法正确的是()B 新知自主预习 目录 创新设计 (1)理论上,任何自发的_反应都可以设计成原电池。 (2)外电路:_较强的物质在负极上失去电子,_较强的物质在正 极上得到电子。 (3)内电路:将两电极浸入电解质溶液中,阴、阳离子作定向移动。 3.原电池的设原电池的设计计 氧化还原 还原性氧化性 新知自主预习 目录 创新设计 是_溶液,是_溶液, 负极反应式:_, 盐桥中的Cl向_移动(填“铜片”或“银片”)。 【微自测】【微自测】 3.将反应:Cu2Ag=2AgCu2设计成带盐桥的原电池装置,并填写下列 空白: 新知自主预习 目录 创新设计 答案答案C
6、uSO4AgNO3Cu2e=Cu2 铜片 目录 课堂互动探究 2 二、原电池原理的应用 一、原电池的工作原理 课堂互动探究创新设计 目录 一、原电池的工作原理一、原电池的工作原理 【活活动探动探究究】 如图所示,将置有锌片的ZnSO4溶液和置 有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来, 然后将锌片和铜片用导线连接,并在中间 串联一个电流计。 课堂互动探究创新设计 目录 (1)上述原电池装置中的正、负极材料分别是什么?电池工作时锌片和铜片分 别发生怎样的变化? 提示:提示:锌片作负极,铜片作正极;电池工作时,锌失去电子生成Zn2进入溶 液,锌片逐渐溶解,溶液中的Cu2得到电子生成Cu沉积在铜片上
7、。 课堂互动探究创新设计 目录 (2)电池工作时,电子的运动方向是怎样的?盐桥中阴、阳离子的运动方向是 怎样的? 提示:提示:电子流向:Zn片电流表Cu片 盐桥中离子流向:KCu片(正极);ClZn片(负极) 课堂互动探究创新设计 目录 (3)单液ZuCuCuSO4原电池装置如下: 对比单液锌铜原电池与双液锌铜原电池装置,你认为哪种装量能产生稳定 地、持续时间长的电流?其原因是什么? 提示:提示:双液原电池能产生稳定地、持续时间长的电流。原因是双液原电池装 置中Zn与氧化剂(Cu2)不直接接触,仅有化学能转化为电能(单液原电池装置 中Zn与Cu2接触发生反应),避免了能量的损耗,故产生的电流稳
8、定,持续 时间长。 课堂互动探究创新设计 目录 (4)双液锌铜原电池装置中,电池工作一段时间后,锌片的质量减少16.25 g, 线路中转移电子个数是多少?铜电极质量增加多少克? 课堂互动探究创新设计 目录 1.原电池的工作原理原电池的工作原理(以锌铜原电池为例以锌铜原电池为例) 【核心归纳核心归纳】 课堂互动探究创新设计 目录 2.原电池中盐桥的作原电池中盐桥的作用用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动,使两个隔离的电解质溶液连接起来,可使 电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开,使副反应减至最低程度,可以获得单 纯的电极反应,有利于最大限度地将化学能转化为电能。 课堂互动探究创新设计
9、 目录 3.原电池中正、负极的判断方原电池中正、负极的判断方法法 课堂互动探究创新设计 目录 (1)电子流向:原电池中电子由负极流出,经导线流向正极;两极转移电电子流向:原电池中电子由负极流出,经导线流向正极;两极转移电 子数相等。子数相等。 (2)电流方向:电流方向与电子流向恰好相反,即由正极经导线流向负极。电流方向:电流方向与电子流向恰好相反,即由正极经导线流向负极。 (3)离子移动方向:溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,电离子移动方向:溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,电 子只能在导线中流动而不能在溶液中流动,离子只能在溶液中移动而子只能在导线中流动而不能在溶液中流动
10、,离子只能在溶液中移动而 不能在导线中移动,原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和不能在导线中移动,原电池的内电路和外电路分别通过离子的移动和 电子的流动而形成闭合回路,可形象地描述为电子的流动而形成闭合回路,可形象地描述为“电子不下水,离子不电子不下水,离子不 上岸上岸”。 课堂互动探究创新设计 目录 1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是() 解析解析A项装置项装置ZnCu稀稀H2SO4形成原电池,形成原电池,Cu作正极,电极反应式为作正极,电极反应式为 2H 2e =H2,有气泡产生; ,有气泡产生;B、C装置中的装置中的Cu和和Ag与稀与稀H2SO4均不反均不反
11、应,不能形成原电池;应,不能形成原电池;D项装置不能形成闭合回路,项装置不能形成闭合回路,Cu电极上不能产生气泡电极上不能产生气泡。 【实践应用实践应用】 A 课堂互动探究创新设计 目录 2. 如图为锌铜原电池装置,下列有关描述正确的是() A.铜片和锌片能互换位置 B.若缺少电流计,则不能产生电流 C.盐桥可用吸有KNO3溶液的滤纸条代替 D.Zn发生氧化反应,Cu发生还原反应 解析解析若铜片和锌片互换位置,则铜片置于若铜片和锌片互换位置,则铜片置于ZnSO4溶液中,锌片置于溶液中,锌片置于CuSO4 溶液中,溶液中,CuSO4溶液中溶液中Zn与与Cu2 直接发生反应,不能产生电流, 直接发
12、生反应,不能产生电流,A项项错误错误; 锌铜原电池中,电流计的作用是观察电流的产生,与电流能否产生无关,锌铜原电池中,电流计的作用是观察电流的产生,与电流能否产生无关,B 项错误;吸有项错误;吸有KNO3溶液的滤纸条中有自由移动的溶液的滤纸条中有自由移动的K 、 、NO,可代替盐桥,可代替盐桥, C项正确;项正确;Cu电极上是电极上是Cu2 发生还原反应, 发生还原反应,D项错误项错误。 C 课堂互动探究创新设计 目录 二、原电池原理的应用二、原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速加快氧化还原反应的速率率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如:实验室制取氢气时, 粗锌比纯锌与稀
13、硫酸反应速率快或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液,产生氢气 的速率加快。 【核心归纳核心归纳】 课堂互动探究创新设计 目录 2.比较金属活动性强比较金属活动性强弱弱 课堂互动探究创新设计 目录 3.设计原电设计原电池池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负 极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个 “半反应”分别在两只烧杯中进行,则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与 电极材料具有相同的阳离子。 课堂互动探究创新设计 目录 (3)设计示例 设计思路应用示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3Cu=2
14、FeCl2CuCl2 将已知氧化还原反应拆分成氧化反 应和还原反应两个半反应,从而确定 电极反应 氧化反应(负极):Cu2e=Cu2 还原反应(正极):2Fe 3 2e =2Fe2 课堂互动探究创新设计 目录 以两极反应为依据,确定电 极材料及电解质溶液 负极:铜和CuCl2溶液 正极:石墨(或铂)和FeCl3溶液 画出原电池装置示意图 课堂互动探究创新设计 目录 1.某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2,下列能实现该反应的原电 池是() 【实践应用实践应用】 选项ABCD 电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag 电解液FeCl3溶液Fe(NO3)2溶液CuSO4溶液Fe2(S
15、O4)3溶液 D 课堂互动探究创新设计 目录 解析解析锌比铜活泼,锌作负极,电池反应为锌比铜活泼,锌作负极,电池反应为Zn2Fe3 =Zn2 2Fe2 , ,A 项错误;金属铜和亚铁盐不反应,没有自发进行的氧化还原反应,项错误;金属铜和亚铁盐不反应,没有自发进行的氧化还原反应,B项错误;项错误; 锌比铁活泼,锌作负极,电池反应为锌比铁活泼,锌作负极,电池反应为ZnCu2 =Zn2 Cu,C项错误;项错误; 铜比银活泼,金属铜作负极,电池反应为铜比银活泼,金属铜作负极,电池反应为Cu2Fe3 =Cu2 2Fe2 , ,D项项 正确。正确。 课堂互动探究创新设计 目录 2.设计两种类型的原电池,探
16、究其能量转化效率。 限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁 片,锌片和导线。 (1)完成原电池甲的装置示意图(如图所示),并作相应标注。 要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。 (2)铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电 池乙,工作一段时间后,可观察到负极_。 ( 3 ) 甲 、 乙 两 种 原 电 池 中 可 更 有 效 地 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 是 _,其原因是_。 课堂互动探究创新设计 目录 答案答案(1)如图所示。 (2)电极逐渐溶解,表面有红色固体析出 (3)甲电池乙的负极可与CuS
17、O4溶液直接发生反应,导致部分化学能转化为 热能;电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应,化学能在转化为电能时 损耗较小 课堂互动探究创新设计 目录 解析解析以以Zn和和Cu作电极为例分析,如果不用盐桥,则除了发生电化学反应作电极为例分析,如果不用盐桥,则除了发生电化学反应 外还发生外还发生Zn和和Cu2 的置换反应,反应放热,会使部分化学能以热能形式散 的置换反应,反应放热,会使部分化学能以热能形式散 失,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免失,使其不能完全转化为电能,而盐桥的使用,可以避免Zn和和Cu2 的直接 的直接 接触,从而避免能量损失,提供稳定电流接触,从而避免能量损失,
18、提供稳定电流。 目录 课堂小结即时达标 3 课堂互动探究创新设计 目录 核心体系建构 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 1.在如图所示的水果(柠檬)电池中,外电路上的电流 从X电极流向Y电极。若X为铁,则Y可能是() A.锌 B.石墨 C.银 D.铜 解析解析电流的方向与电子的转移方向相反,由已知条件可知电子由电流的方向与电子的转移方向相反,由已知条件可知电子由Y电极流电极流 向向X电极,因此电极,因此Y电极的金属活动性强于铁,故电极的金属活动性强于铁,故Y电极只能为选项中的锌电极只能为选项中的锌。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 A.构成原电池的正极和负极可以是
19、金属也可以是导电的非金属 B.原电池是将化学能转变为电能的装置 C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生还原反应 D.原电池放电时,电流的方向是从正极到负极 解析解析A.原电池的两电极可以由金属材料或导电的非金属材料组成,故原电池的两电极可以由金属材料或导电的非金属材料组成,故A正确;正确; B.原电池是将化学能转变为电能的装置,故原电池是将化学能转变为电能的装置,故B正确;正确;C.电子从负极流向正极,电子从负极流向正极, 则电子流出的一极是负极,发生氧化反应,故则电子流出的一极是负极,发生氧化反应,故C错误;错误;D.原电池放电时,电流原电池放电时,电流 的方向是从正极到负极,故的方向是
20、从正极到负极,故D正确正确。 C2.下列关于原电池的叙述中不正确的是() 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 由此可判断这四种金属的活动性顺序是() A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc C 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: 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 解析解析由第一个装置由第一个装置a极溶解可知极溶解可知a极是负极,金属活动性:极是负极,金属活动性:ab;对于第二;对于第二 个装置,依据还原性规律知,金属活动性:个装置,依据还原性规律知,金属活动性:bc;由第三个装置;由第三个装置d极溶解可极溶解可 知金属
21、活动性:知金属活动性:dc;由第四个装置电流从;由第四个装置电流从ad可知电子从可知电子从da,故金属活,故金属活 动性:动性:da。故金属活动性:。故金属活动性:dabc。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 按要求完成以下填空: (1)此装置工作时,可以观察到的现象是_, 电池总反应式为_。 4.为了避免锌片与Cu2直接接触发生反应而影响原电池的放电效率,有人设计 了如下装置。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 目录 课时训练 4 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 1
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