高中人教版 (2019)第一节 原电池背景图课件ppt

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1.以锌铜原电池为例,了解原电池的工作原理及构成条件。2.正确判断原电池的正、负极并熟练书写电极反应式。3.了解常见化学电源的种类、工作原理及应用。4.掌握一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理,会书写电极反应式。5.能设计简单的原电池。
一、原电池1.原电池的工作原理。以锌铜原电池为例,盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。如图:(1)实验现象:接通电路时,电流表的指针　发生偏转　,将盐桥取出,电流表的指针　回到零点　。 
2.原电池工作的一般条件。(1)有能自发进行的　氧化还原　反应。 (2)有两个活动性不同的电极(通常活动性较强的金属作　负　极,活动性较弱的金属或能导电的非金属作　正　极),并插入　电解质　溶液中,形成　闭合　回路。 
二、原电池的设计1.能设计为原电池的反应必须是　自发进行的氧化还原　反应。 2.用　还原性较强　的物质作负极,向外电路提供电子;用　氧化性较强　的物质在正极从外电路得到电子。 3.原电池输出电能的能力,取决于组成原电池的反应物的　氧化还原　能力。 
微思考在原电池装置中盐桥有什么作用?提示:(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,可使电流持续传导。(2)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,有利于最大程度地将化学能转化为电能,提高原电池效率。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)任何自发的放热反应均可设计原电池反应。(　　)(2)原电池反应将氧化反应和还原反应分在不同区域同时进行。(　　)(3)盐桥中的阴离子移向正极区域,使正极区溶液呈电中性。(　　)(4)铁、铜与硫酸铜溶液形成的原电池的负极反应为Fe-3e-══Fe3+。(　　)
2.对于原电池的电极名称,下列叙述错误的是(　　)。A.发生氧化反应的一极为负极B.正极为电子流入的一极C.比较不活泼的金属为负极D.电流流出的一极为正极答案:C解析:原电池装置中,一般活泼金属作负极,较不活泼金属或能导电的非金属作正极;负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应;外电路中电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
3.有下列装置:其中是原电池的是　　　,电极反应式分别为负极:　　　　,正极:　　　　。 答案:D　Zn-2e-══Zn2+　2H++2e-══H2↑解析:A项,酒精不是电解质,不能导电;B项没有形成闭合回路;C项电极材料相同;D项属于原电池,且锌作负极,失电子,发生氧化反应。
一 原电池工作原理重难归纳1.工作原理
2.原电池正、负极判定思路
原电池装置中,活泼金属一定作负极,不活泼金属一定作正极,对吗?提示:不对。判断电极时,不能简单地依据金属的活动性顺序来判断,还要看电解质溶液。例如:Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极;常温下,Fe、Al在浓硝酸中发生钝化,比Cu等金属更难失电子,Cu等金属作负极,Fe、Al作正极。
典例剖析如图为双液原电池装置示意图,下列叙述中正确的是(　　)。A.铜离子在铜片表面被还原B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液C.电流从锌片经导线流向铜片D.铜是正极,铜片上有气泡产生答案:A
解析:该原电池中,活动性较强的金属锌作负极,活动性较弱的铜作正极,电子由负极锌流出,经导线流向铜电极,电流的方向与电子的移动方向相反,C项错误;正极发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-══Cu,A项正确,D项错误;盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移,B项错误。
学以致用1.如图中,两电极上发生的电极反应为a极:Cu2++2e-══Cub极:Fe-2e-══Fe2+下列说法中不正确的是(　　)。A.该装置为原电池B.a极上发生还原反应C.电子由b→aD.该过程中能量的转换一定是化学能全部转化为电能答案:D
解析:该装置为原电池, a极上发生还原反应,b极上发生氧化反应,电子由负极(b)流出经导线流向正极(a),该过程中能量由化学能转化为电能、热能,其化学能转化成电能的转化率不足100%。
2.Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)。A.负极反应式为Mg-2e-══Mg2+B.正极反应式为Ag++e-══AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2O══Mg(OH)2+H2↑答案:B
解析:根据题意,电池总反应式为Mg+2AgCl══MgCl2+2Ag,正极反应式为2AgCl+2e-══2Cl-+2Ag,负极反应式为Mg-2e-══Mg2+,A项正确,B项错误;对原电池来说,在电解质溶液的内部,阴离子由正极移向负极,C项正确;由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg+2H2O══Mg(OH)2+H2↑,D项正确。
二 原电池原理的应用重难归纳1.比较金属活动性强弱。方法是:将金属a和b用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a溶解,b上有气泡产生。据此推断a是负极,b是正极,金属活动性a>b。该方法中,电解质溶液通常用稀硫酸或稀盐酸,不能使用浓硝酸或NaOH溶液等试剂,否则可能得出相反的结论。
2.增大化学反应速率。实验室利用锌与稀硫酸反应制取氢气时,通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。原理是:锌与置换出的铜及稀硫酸组成原电池,使产生氢气的速率增大。
(4)画装置图:注明电极材料和电解质溶液成分。
①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②上有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。则这四种金属的活动性由大到小的顺序是怎样的?提示:①>③>④>②
典例剖析利用反应Zn+2FeCl3══ZnCl2+2FeCl2设计一个原电池。在下图方框内画出实验装置图,并指出正极材料为　　　　,电极反应式为　 　　　　　;负极材料为　　　　　　　　,电极反应式为　 。 答案:(实验装置图如下)　Pt(或石墨)　2Fe3++2e-══2Fe2+　Zn　Zn-2e-══Zn2+
解析:一般来说,放出能量的自发进行的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时,先将氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应),然后根据构成原电池的条件,选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液,将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路,即可成功设计原电池。
将Zn+2FeCl3══ZnCl2+2FeCl2拆分为Zn-2e-══Zn2+(氧化反应)和2Fe3++2e-══2Fe2+(还原反应);结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应用锌,则正极所用材料活动性应比锌弱,为保证Fe3+在正极得电子,则电解质溶液为FeCl3溶液等易溶的铁盐溶液。
【拓展延伸】 利用反应Fe+2Fe3+══3Fe2+,设计原电池。答案:
学以致用已知某原电池的电极反应是Fe-2e-══Fe2+,Cu2++2e-══Cu,据此设计该原电池,并回答问题。
(1)若原电池装置为图1。①电极材料A是　　　　,B是　　　　。(写名称) ②A电极观察到的现象是　　　　　　　　　。 (2)若原电池装置为图2。①电极材料X可以是　　　　(填字母,下同)。 A.铁　　　　B.铜　　　　C.石墨②电解质溶液Y是　　　　。 A.FeSO4溶液　B.CuSO4溶液　C.CuCl2溶液答案:(1)①铜(或其他合理答案)　铁　②有红色物质析出(2)①BC　②BC
1.下列装置不能构成原电池的是(　　)。答案:C解析:酒精不是电解质,不能导电。
2.下列反应可用于设计原电池的是(　　)。A.H2SO4+2NaOH══Na2SO4+2H2OB.2FeCl3+Fe══3FeCl2 C.Mg3N2+ 6H2O══3Mg(OH)2↓+ 2NH3↑D.NaCl+AgNO3══NaNO3+AgCl↓答案:B解析:只有氧化还原反应才能用于设计原电池,B项反应中有电子转移,是氧化还原反应。
3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,下列叙述正确的是(　　)。A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢答案:C
解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。
4.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答案:C
5.如图所示,甲和乙均是双液原电池装置。判断下列说法不正确的是(　　)。A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+C2+(aq)══C(s)+Cd2+(aq)B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)══Cd(s)+2Ag+(aq)能够发生C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性D.乙电池中有1 ml电子通过外电路时,正极有108 g Ag析出答案:B
解析:根据甲、乙装置分析可知A项正确,且可推知Cd的活动性强于Ag,故Ag不能置换出Cd,B项错误。
6.原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)某兴趣小组为研究原电池原理,设计如图所示装置。①a和b不连接时,烧杯中发生反应的离子方程式是　 。②a和b用导线连接,Cu极为原电池　　　　(填“正”或“负”)极,Zn极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 ③a和b用导线连接,Zn片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　,Cu片上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 
(2)若a和b相连接,导线上转移0.2 ml电子时,理论上Zn片质量减小　　　　 g。 答案:(1)①Zn+2H+══Zn2++H2↑　②正　氧化③Zn-2e-══Zn2+　2H++2e-══H2↑　(2)6.5