高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池第1课时原电池的工作原理课件鲁科版选修4

第1章 化学反应与能量转化 第3节 化学能转化为电能——电池 第1课时 原电池的工作原理 学习目标:1.了解原电池的工作原理。(重点)2.能写出电极反应式和电池 反应方程式。(重点)3.学会设计简单原电池装置。 [自 主 预 习· 探 新 知] 1.铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 Ⅰ 发生偏转 Ⅱ 发生 偏转 电极表面变化情况 锌片质量减少 ,铜片质量 增加 锌片质量减少 ,铜片质量 增加 (3)电极材料及电极反应 负极 电极材料 电极反应 反应类型 锌片 Zn-2e-===Zn2+ 氧化反应 正极 铜片 Cu2++2e-===Cu 还原反应 电池反应 电子流向 离子移向 盐桥作用 Zn+Cu2+===Cu+Zn2+ 由 锌极通过导线流向铜极 阳离子移向正极,阴离子移向负 极 构成闭合回路,使离子通过,传导电流 微点拨:外电路中由电子的定向移动产生电流,而电解质溶液内部只有 离子的定向移动,没有电子的移动。 2.原电池的工作原理 (1)原电池 ①定义:能将 化学能转化为电能 的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极:电子流出 的一极,发生 氧化反应; 正极:电子 流入的一极,发生 还原反应。 ③原电池的构成条件。 a. 两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属 和一种能导电的 非金属 )。 b.将电极插入 电解质溶液。 c.构成闭合回路。 d.能自发发生的 氧化还原 反应。 (2)工作原理 外电路中电子由负 极流向 正极;内电路(电解质溶液)中阴离子移向负 极, 阳离子移向 正 极;电子发生定向移动从而形成电流,实现了化学能向电能的 转化。 [基础自测] 1.判断对错(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”。) (1)所有的氧化还原反应都可以设计成原电池。( (2)原电池中,负极材料一定比正极材料活泼。( (3)原电池工作时,负极发生氧化反应。( (4)原电池中,电流从负极经导线流向正极。( (5)铜锌原电池中,溶液中的阳离子移向锌极。( ) ) ) ) ) [提示] (1)× 自发的氧化还原反应才能设计成原电池。 (2)× 原电池的负极材料不一定比正极材料活泼, 如 Mg-Al-NaOH(aq) 原电池中,Al 作负极。 (3)√ (4)× 原电池中,电流由正极经导线流向负极。 (5)× 铜锌原电池中,Cu2+移向铜极。 2.如图所示的装置能够组成原电池的是( ) B 池。] [A 项,两电极材料相同;C 项,不能形成闭合回路;D 项,为电解 [教师备选] 下列反应,不可以设计成原电池的是( A.2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2 B.NaOH+HCl===NaCl+H2O C.2Fe+3Br2===2FeBr3 D.2KMnO4+5SO2+2H2O===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4 B 电池。] [NaOH+HCl===NaCl+H2O 不属于氧化还原反应,故不能设计成原 ) 3.据图分析,下列有关该原电池的叙述正确的是( ) A.工作时,盐桥中的 K+会移向 CuSO4 溶液 B.取出盐桥后,检流计指针依然发生偏转 C.铜电极上有气泡逸出 D.反应前后铜电极的质量不变 A [在该原电池中,Zn 作负极,Cu 作正极,阳离子移向正极,A 项正 确;取出盐桥后,不能构成原电池,故检流计指针不发生偏转,B 项错误; Cu 电极为正极,电极反应式为 Cu2 +2e ===Cu,无气泡逸出,且铜电极的 + - 质量增加,C、D 项错误。] [合 作 探 究· 攻 重 难] 原电池的构成条件 1799 年,意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。 1836 年,英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良,制造了一个能 稳定工作的铜锌原电池,称为“丹尼尔电池”。其基本构造如图所示。 [思考交流] - 1.该装置中电子移动方向如何?溶液中的 SO2 4 通过盐桥移向锌极吗? [提示] 该原电池中负极是锌,正极是铜,电子由锌极流向铜极,盐桥 - 中的 K+向正极移动,Cl-向负极移动,从而平衡电荷,溶液中的 SO2 4 不会通 过盐桥移向锌极。 2.取出盐桥,检流计指针还会偏转吗? [提示] 取出盐桥,不能构成闭合回路,检流计指针不会偏转。 3.将盐桥改为铜导线连接两种溶液,检流计指针还能偏转吗? [提示] 将盐桥改为铜导线连接两种溶液,不能构成原电池,检流计指 针不发生偏转。 4.根据以上现象分析,盐桥起了什么作用? [提示] 盐桥起到了使整个装置构成闭合回路的作用,同时能阻止反应 物的直接接触。盐桥中 Cl-向 ZnSO4 溶液迁移,K+向 CuSO4 溶液迁移,分别 中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。 [对点训练] 题组一 原电池的工作原理 1.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,下列有关叙述正确的是( ) A.铜电极上发生氧化反应 2- B.电池工作一段时间后,甲池的 c(SO4 )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 C [A.Cu 作正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中, 2 SO2 不参加电极反应,故甲池的 c (SO 4 4 )基本不变;C.电池工作时,甲池反 - - 应为 Zn-2e-===Zn2+,乙池反应为 Cu2++2e-===Cu,甲池中 Zn2+会通过阳 离子交换膜进入乙池,以维持溶液中电荷平衡,由电极反应式可知,乙池中 每有 64 g Cu 析出,则进入乙池的 Zn2 为 65 g,溶液总质量略有增加,正确; + D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜。] 2.图 1 是铜锌原电池示意图。图 2 中,x 轴表示实验时流入正极的电子

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