人教版 (2019)選擇性必修1第一節(jié) 原電池完整版ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

人教版高中化學(xué)選擇性必修一
第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié) 原電池第1課時(shí) 原電池的工作原理
目錄
思考1：伏打電池的發(fā)明源于一個(gè)有趣的生物實(shí)驗(yàn)：在死去的青蛙腿上同時(shí)插入用導(dǎo)線(xiàn)連接著兩種不同材料的電極，青蛙腿就像觸電似的痙攣起來(lái)。你知道其中的奧妙嗎？
思考2 張奶奶自從鑲了兩顆假牙（一顆金牙、一顆鋼牙）后，經(jīng)常頭痛失眠，這是為什么？
蛙腿痙攣和鑲假牙，這兩種現(xiàn)象都是由電流引起的，那么這里的電流是如何產(chǎn)生的？
導(dǎo)入思考
頭腦風(fēng)暴
一、原電池
1、概念：
將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。
理解：①外形－－無(wú)外加電源②自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計(jì)成原電池
Cu
Zn
稀硫酸
Zn2+
H+
H+
Zn－2e- = Zn2+
負(fù)極
正極
2H+ + 2e-=H2↑
總反應(yīng)式:
Zn+2H+= Zn2++H2↑
負(fù)
正
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
現(xiàn)象：
A
原電池工作原理
陽(yáng)離子
陰離子
正極
負(fù)極
鋅棒溶解，銅棒上有氣泡
還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)
氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)
還原劑失去的電子從鋅極流出
流入銅極
經(jīng)外電路
Zn2+
H+
SO42-
電流方向
電解質(zhì)中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)
1. 原電池工作原理
2、構(gòu)成原電池的條件
（1）必須自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)；
（3）兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶液中或熔融的電解質(zhì)中；
（4）兩個(gè)電極必須相連并形成閉合回路。
（2）必須有兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料作電極；

兩極一液成回路，氧化還原是中心
判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
結(jié)論原電池形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極
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某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是( )A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
B
課堂小結(jié)
判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池
（可以）
（不可以）
結(jié)論原電池形成條件二：電極插在電解質(zhì)溶液中
判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池
（不可以）
可以
結(jié)論原電池形成條件三：必須形成閉合回路
A
B
C
D
E
F
M
N
下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？
O
V
X
V
V
X
X
X
X
V
隨堂小練
下列關(guān)于原電池的敘述中，正確的是（）A．把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，發(fā)生氧化還原反應(yīng) B．外電路中電子從負(fù)極流向正極C．電子從活潑金屬流向不活潑金屬，不活潑金屬為負(fù)極 D．正極發(fā)生氧化反應(yīng)
B
隨堂小練
單液原電池
按此方法設(shè)計(jì)的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？
主要原因：負(fù)極與陽(yáng)離子直接接觸【說(shuō)明】由于裝置中Cu2+與Zn直接接觸，Zn失電子后， Cu2+可以直接在鋅片上得到電子，所以這種原電池的效率不高，電流在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減。
鋅半電池
銅半電池
電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：
Cu2++2e- =Cu
Zn－2e- =Zn2+
Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu
鋅銅原電池（鹽橋）
[雙液原電池（帶鹽橋）]
ZnSO4溶液
H2SO4溶液
鹽橋中一般裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍;膠凍的作用是防止管中溶液流出;K+和Cl-能在膠凍內(nèi)自由移動(dòng)。
鹽橋
　　　
SO42－
Zn2+
e－e－
SO42－
Cu2+
K+
鹽橋工作示意圖
Cu
Zn
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
Cl－
K+
K+
Cl－
K+
K+
K+
Cl－
Cl－
K+
Cl－
Cl－
Cl－
由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+幾乎完全沉淀下來(lái)。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。
在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。取出鹽橋，Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+變?yōu)镃u，使得SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。
從而持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生電流。提高了能量轉(zhuǎn)換率
2. 保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移
3. 溝通內(nèi)電路傳導(dǎo)離子，使之成為閉合回路
1. 平衡電荷，使連接的兩溶液保持電中性
鹽橋的作用
用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個(gè)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(guò)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．③④
C
隨堂小練
正、負(fù)極的判斷
根據(jù)電子流動(dòng)方向
電子流出的極電子流入的極
——負(fù)極——正極
陰離子移向的一極陽(yáng)離子移向的一極
根據(jù)離子流向
微觀(guān)判斷
——負(fù)極——正極
發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極
④根據(jù)電極有氣泡冒出
——負(fù)極——正極
質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減少的電極
——正極——負(fù)極
工作后，有氣泡冒出的電極為正極
較活潑的電極材料較不活潑的電極材料
—負(fù)極—正極
①根據(jù)電極材料
宏觀(guān)判斷
②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)
③根據(jù)電極質(zhì)量的變化
[特別提醒] 判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活動(dòng)性順序來(lái)判斷，要看反應(yīng)的具體情況。如：(1)Al在強(qiáng)堿溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極、Mg作正極。(2)Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu更難失電子，Cu作負(fù)極、Fe、Al作正極。
1. 比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性較強(qiáng)，正極金屬的活動(dòng)性較弱。
2. 加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。
例如：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)速率快；或向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，產(chǎn)生氫氣的速率加快。
3. 設(shè)計(jì)化學(xué)電池(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。(2)外電路：還原性較強(qiáng)的物質(zhì)在負(fù)極上失去電子，氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)在正極上得到電子。(3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽(yáng)離子作定向移動(dòng)。
原電池原理的應(yīng)用
原電池的設(shè)計(jì)思路 ——“兩極一液一連線(xiàn)”
下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（）
C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極
A.甲和乙用導(dǎo)線(xiàn)連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出
B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多
D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)
C
隨堂小練
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把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線(xiàn)兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為 ( )A．a(chǎn) > b > c > d B．a(chǎn) > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a
B
隨堂小練
X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中，X+Y2+=X2++Y ；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑ ；③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為M-2e-=M2+；④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，則這五種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序是( )A．M＜N＜Y＜X＜Z B.N＜M＜X＜Y＜Z C．N＜M＜Y＜X＜Z D.X＜Z＜N＜M＜Y
C
隨堂小練
下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（）A.純鋅和1mol/L 硫酸B.純鋅和18 mol/L 硫酸C.粗鋅和 1mol/L 硫酸D.粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液
D
隨堂小練
【議一議】原電池的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的問(wèn)題：1、有一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)2、要有電極材料3、電解質(zhì)溶液4、組成閉合回路5、裝置
設(shè)計(jì)鹽橋原電池的思路：
還原劑和氧化產(chǎn)物為負(fù)極的半電池氧化劑和還原產(chǎn)物為正極的半電池
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag
根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液外電路用導(dǎo)線(xiàn)連通，可以接用電器內(nèi)電路是將電極浸入電解質(zhì)溶液中，并通過(guò)鹽橋溝通內(nèi)電路畫(huà)出裝置示意圖
利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，設(shè)計(jì)出兩種原電池，畫(huà)出原電池的示意圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)方程式。
隨堂小練
一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是（）
C
隨堂小練
①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。
Cu C
FeCl3溶液
負(fù)極： Cu 失電子 Cu - 2e- = Cu2+正極： Fe3+得電子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2
先寫(xiě)出總反應(yīng)：即負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)
拆成離子方程式：
Cu + 2Fe3＋ = Cu2＋ + 2Fe2＋
根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極
電極方程式的書(shū)寫(xiě)
1.簡(jiǎn)單原電池電極方程式的寫(xiě)法
②請(qǐng)寫(xiě)出下邊原電池的電極方程式。
總反應(yīng)方程式：
負(fù)極：Al，失e- 2Al - 6e－＝ 2Al3+
2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O
負(fù)極總反應(yīng)： 2Al +8OH- －6e－＝2AlO2- + 4H2O
正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)
6H2O ＋6e－＝6OH—＋ 3H2↑
拆成離子方程式：
2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑
根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
小試牛刀
由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的 pH( )A.不變 B.先變大后變小 C逐漸變大 D.逐漸變小
C
小試牛刀
１、定義:
原電池
把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。
2、原電池的工作原理
3、原電池工作原理的應(yīng)用
課堂小結(jié)
課程結(jié)束

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