原电池(第1课时 原电池的工作原理)(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)

1.能量转化率 1.内阻大，电流弱
低
2.盐桥需要定期更
2.氧化剂与还
换
原剂直接接触，
寿命短
隔膜原电池
1.能量转化率高 2.避免氧化剂与还 原剂直接接触，寿 命长 3.内阻小，电流强
【课堂练习】
1. 控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－
D 原电池。下列判断不正确的是 ( )
2Fe2＋＋I2设计成如图所示的
感谢观看！
A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C. 电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，
乙中的石墨电极为负极
【课堂练习】
2．100 mL浓度为2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快
反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是( B )
H+向正极移动
锌铜稀硫酸原电池
工作原理
自发的氧化还原反应
氧化反应
还原反应
外电路
（电子导电）
Zn+2H+=Zn2++H2↑ 负极 Zn-2e-=Zn2+
正极 2H++2e-=H2↑ 电子从负极移向正极 电子由锌片移向 铜片
锌铜稀硫酸原电池
工作原理
自发的氧化还原反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑
氧化反应
（1）
Zn Zn
判断下列装置哪些属于原电池
（3）
（4）
（2）
石墨 石墨
Zn 石墨
Zn Cu
H2SO4
（5）
Zn Cu
H2SO4
（6）
Zn Cu
H2SO4
（7）
Zn
H2SO4
Cu
CuSO4
C2H5OH
ZnSO4 CuSO4
工作原理
（1）电池工作时的总反应的离子方程式为
Zn+2H+=Zn2++H2↑
（2）负极材料为 Zn （3）正极电极反应式为 2H++2e-=H2↑ （4）外电路中电子的流向 由锌片移到铜片 （5）内电路中阳离子的移动方向
A．加入适量6 mol·L－1的盐酸 B．加入几滴CuCl2溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的NaCl溶液
【课堂练习】
3、M、N、P、E四种金属，已知：
①M＋N2＋ =N＋M2＋；
②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；
③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2＋＋2e－=E，
内电路
（离子导电）
阴离子移向负极 阳离子移向正极
锌—铜硫酸铜原电池
现象
Zn片
17.3 ℃ 0.126A
25 ℃
温度
电流
0.026A
【数字实验探究单液原电池】
理论上的现象 锌片逐渐溶解 铜片上有红色物质析出
实验观察到的现象 锌片表面有红色物质生成 铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转
电流表指针先发生偏转后， 示数逐渐减小
盐桥的作用
三、原电池正、负极的判断
判断方法
负极
正极
【注意】(1)金属的活动性受所处
①电极材料
较活泼金属
较不活泼金属或石墨 环境的影响。如Mg、Al的活动性：
②通入物
③两极反应 类型
通入还原剂的电 极
发生氧化反应的 电极
通入氧化剂的电极
发生还原反应的电 极
在中性或酸性溶液中活动性Mg＞ Al；而在碱性溶液中，Al可以与 OH－反应，而Mg不反应，所以Mg
第一节 原电池
课时1 原电池的工作原理
01 单液电池
学习目标 CONTENT
02
双液电池
03
隔膜原电池
新课导入
各种化学电源
温故知新
原电池的概念与实质 原电池是将化学能转变为电能的装置
原电池的形成条件 ① 能自发进行的氧化还原反应 ② 两个活泼性不同的电极 ③ 电解质溶液 ④ 闭合回路
【课堂练习】
④电子流向 电子流出的电极 电子流入的电极 与Al用导线连接后放入NaOH溶液 (或电流方向) (或电流流入的电极) (或电流流出的电极) 中，Al是负极，Mg是正极。
⑤离子流向
⑥电极质量 变化
⑦有无气泡
阴离子流向的电极
质量减小的电极 —
阳离子流向的电极 质量增加的电极 有气泡产生的电极
(2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3 中，Fe作负极；浸在浓HNO3中， Cu作负极(Fe发生钝化)。
隔膜原电池
思考：隔膜原电池中离子是如何移动的呢，离子浓度怎样变化？
SO42-向负极移动，ZnSO4(aq)中c(SO42-)增大，H2SO4(aq)中c(SO42-)
思考：能否将隔膜原电池体积变小变薄，更接近生活中电池呢？
学生分组实验： 请同学们按照右图 组装原电池装置， 观察电流计指针是 否偏转
分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。
现象
原因
Zn与Cu2+直接接触发生反应，Zn片、附着在Zn
锌片表面附着 红色固体
上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促 进了Cu在锌片表面析出。
电流逐渐衰减 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减
原电池装置的改造
该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？ 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
负极 Zn-2e-=Zn2+
还原反应
外电路 电势差
正极 2H++2e-=H2↑ 电子从负极移向正极
（电子导电）
电子由锌片移动到铜片
内电路
（离子导电）
阴离子移向负极 阳离子移向正极
SO42-移向锌片 H+移向铜片
自发的氧化还原反应
氧化反应 负极
还原反应 正极
外电路电势差 电子从负极移向正极
（电子导电）
原电池原理的应用
(1) 比 较 金 属 的 活 动 性 强 弱 ： 原 电 池 中 ， 负 极 一 般 是 活 动较性强 的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率 加快。
例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4 以加快反应速率。
N－2e－=N2＋。则这种金属的还原性由强到弱的顺序是( A )
A．P＞M＞N＞E
B．E＞N＞M＞P
C．P＞N＞M＞E
D．E＞P＞M＞N
【课堂练习】
4、高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为
Zn+Br2=ZnBr2。下列说法错误的是 C
A．电极M为正极 B．负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小 D．每转移2mole-，理论上有1mol Zn2+通过离子交换膜
锌电极 滴有ZnSO4溶液的滤纸 隔膜 滴有H2SO4溶液的滤纸 铜电极
阴离子交换膜
归纳小结
隔膜原电池微型化 电池四要素
隔膜原电池
1.两极 2.电解质溶液—离子导体
双液原电池 单液原电池
3.导线
—电子导体
4.自发进行的氧 化还原反应
名称 优点
缺点
单液原电池
双液原电池
电流强
1.能量转化率高 2.避免氧化剂与还 原剂直接接触，寿 命长
【课堂练习】
5.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。
C 下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
SO
24
B.电池工作一段时间后，甲池的c
减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，
保持溶液中电荷平衡
Thank you！
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
随着时间的延续，能产生持续稳定的电流
盐桥工作示意图
Cl－ K+
K+ Cl－
Cl－K+ K+C－l
e－
－K+
e－
ZnZn2
SO+ 42－
KC+ l－
KCl－
+
K +Cl－
K+Cl－ Cl－K+ K+Cl－ Cl－K
+
Cu2+ Cu
SO42－
1. 平衡电荷，使连接的两溶液保持电中性 2. 保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移 3. 沟通内电路传导离子，使之成为闭合回路 从而持续稳定的产生电流。提高了能量转换率
现象：
电流表指针不偏转
原电池装置的改造
为什么没有电流？该如何解决？
两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。
盐桥
※资料卡片
盐桥：装有含KCl饱和
溶液的琼胶，Cl-、K+
可在其中自由移动。
A
Zn
有盐桥存在为什 么能产生持续稳 定的电流？
Cu 有盐桥存在时，电流表指针偏转 取出盐桥，电流表指针不再偏转
原电池原理的应用
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的 正极 而受到保护。
钢铁中含有碳，C与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁（做负极）遭到腐蚀
(4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解 质溶液。
【课堂练习】
某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe === 3Fe2+,能实现
B 该反应的原电池是( )
A.正极为Cu,负极为C,电解质为FeCl3溶液 B.正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液 C.正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液