高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池课前预习ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池课前预习ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了氧化还原，活动性不同，电解质，电流表的指针回到零点，Zn2+，Cu2+，Cl-，硝酸银溶液，负或铜，正或银等内容，欢迎下载使用。
知识点一原电池的工作原理
基础落实•必备知识全过关
一、原电池及构成条件 还有化学能→热能等形式的转化1.定义:将化学能转化为电能的装置称为原电池。2.构成条件
二、原电池的工作原理1.实验探究锌铜原电池(教材实验4-1)
2.锌铜原电池的工作原理分析
Zn-2e-===Zn2+
Cu2++2e-===Cu　
Zn+Cu2+===Zn2++Cu
3.原电池的工作原理示意图
名师点拨对于原电池的理解(1)原电池可看作由两个半电池组成,一个发生氧化反应,另一个发生还原反应。(2)原电池构成的四个基本要素:①电极反应;②电极材料;③离子导体;④电子导体。
归纳总结单池原电池的缺陷(1)Zn与CuSO4溶液反应,断开电路后,并不能彻底终止反应。(2)电池工作过程中,由于Zn直接与CuSO4溶液接触,很难避免Zn与CuSO4直接反应,生成的Cu附着在Zn的表面,在Zn的表面构成微小原电池,既加快了Zn的腐蚀,又减小了向外输出电流,能量转化率低。
难点释疑盐桥的组成和作用(1)盐桥的组成:盐桥中装有含KCl(或KNO3)饱和溶液的琼胶,离子可在其中自由移动。(2)盐桥的作用:①平衡电解质溶液中的电荷,起导电作用,形成闭合回路;②避免电极与电解质溶液直接接触,减少电流的衰减。
正误判断(1)原电池中,活动性强的金属一定作负极。(　　)(2)原电池中,电子流向:负极→导线→正极→电解质溶液。(　　)(3)原电池中,发生氧化反应的一极必定是负极。(　　)(4)原电池中,正极的电势高于负极的电势。(　　)(5)盐桥中K+向正极移动,Cl-向负极移动,导致c(KCl)逐渐减小。(　　)(6)在Zn-Fe-CuSO4溶液组成的原电池中,锌片逐渐溶解,铁片表面析出红色物质。(　　)
重难突破•能力素养全提升
探究角度1原电池的构成及工作原理例1(2024·辽宁沈阳模拟)将如图所示实验装置的K闭合(已知:盐桥中装有琼脂凝胶,内含KCl),下列判断正确的是(　　)A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→K→Cu→盐桥路径移动C.片刻后甲池中c( )增大D.盐桥中的K+移向甲烧杯
解析 K闭合,该装置形成原电池,由于Zn比Cu活泼,则Zn电极作负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;Cu电极作正极,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,A正确;电子的移动路径:Zn→K→Cu,电子不能通过电解质溶液,B错误;Zn是负极,盐桥中Cl-向甲池移动,一段时间后,甲池中c(Cl-)增大,c( )不变,C、D均错误。
【变式设问】上述原电池工作时,乙池中c(Cu2+)如何变化?乙池中溶液的pH如何变化?
提示 乙池中c(Cu2+)减小;乙池中溶液的pH增大。
思维建模　判断原电池中正极和负极的方法
[对点训练1]锌铜原电池装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A.铜电极作正极,发生氧化反应B.工作时,电流从锌片流向铜片C.锌电极上发生的反应:Zn-2e-===Zn2+D.若锌电极质量减轻6.5 g,则盐桥中有0.1 ml K+移向CuSO4溶液
解析 该装置为原电池装置,Cu电极作正极,发生还原反应,A错误;Cu电极作正极,Zn电极作负极,则电流由铜片流向锌片,B错误;Zn电极作负极,发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+,C正确;若锌电极质量减轻6.5 g,说明溶解了0.1 ml Zn,电路中通过0.2 ml 电子,据得失电子守恒可知,右侧CuSO4溶液中有0.1 ml Cu2+被还原,为维持溶液呈电中性,盐桥中有0.2 ml K+移向CuSO4溶液,D错误。
探究角度2原电池中电极(电池)反应式的书写例2一定条件下,实验室利用如图所示装置,通过测量电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后,两电极质量均增大。下列说法不正确的是(　　)A.银电极1作负极,电极反应式为Ag+Cl--e-===AgClB.银电极2作正极,电极反应式为Ag++e-===AgC.电池总反应式为Ag++Cl-===AgClD.取出盐桥后,电压表的指针依然发生偏转
解析 据信息“工作一段时间后,两电极的质量均增大”推测,银电极2发生还原反应析出Ag:Ag++e-===Ag,则该电极为正极,B正确;银电极1为负极,电极反应式为Ag+Cl--e-===AgCl,A正确;综合正、负极反应式可得,电池总反应式为Ag++Cl-===AgCl,C正确;取出盐桥后,该原电池不能形成闭合回路,电压表的指针不再偏转,D错误。
思维建模　书写电极反应式和电池总反应的方法(1)电极反应式的书写
(2)电池总反应的书写①根据电极反应式书写:电池总反应式=正极反应式+负极反应式(基于正极、负极得失电子数相等)。②直接书写:原电池中,一般是负极与电解质溶液发生氧化还原反应,结合氧化还原反应方程式的书写规律进行书写。
[对点训练2]原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　)A.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-===Cu2+B.由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池,负极反应式为Al-3e-===Al3+C.由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池,负极反应式为Al+4OH--3e-=== [Al(OH)4]-D.由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池,负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
解析 铁比铜活泼,铁作负极,负极反应式为Fe-2e-===Fe2+,A错误;铝比铜活泼,铝作负极,负极反应式为Al-3e-===Al3+,B正确;虽然镁比铝活泼,但镁不与氢氧化钠溶液反应,铝能与氢氧化钠溶液反应,则铝作负极,负极反应式为Al+4OH--3e-=== [Al(OH)4]-,故C正确;Al遇浓硝酸发生钝化,则铜作负极,负极反应式为Cu-2e-===Cu2+,D正确。
知识点二原电池工作原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率形成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如,在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液,CuSO4与锌发生置换反应生成Cu,从而形成Cu-Zn微小原电池,加快产生H2的速率。2.比较两种金属的活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.设计简易原电池装置(1)设计原电池思路①电极材料的选择。负极一般是活动性强的金属材料,正极一般选用活动性比负极弱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。③保证设计出的原电池装置中,还原剂在负极上发生反应,氧化剂在正极上发生反应。
(2)设计无盐桥的“单液电池”发生氧化反应的物质作负极,找一种比负极活动性差的物质作正极,以与负极发生反应的溶液为电解质溶液,用导线将两个电极连接构成闭合回路即可。(3)设计有盐桥的“双液电池”发生氧化反应的物质作负极,找一种比负极活动性差的物质作正极,以含负极氧化产物的溶液作为负极电解质溶液,以含氧化剂的溶液作为正极电解质溶液,然后用盐桥连接两个电池,用导线连接两个电极即可。
误区警示误区:原电池中负极金属一定比正极金属更活泼。分析:不一定。在非氧化性酸溶液(如盐酸、稀硫酸等)、不活泼盐溶液中,负极金属比正极金属更活泼,但在氧化性酸溶液、碱溶液中则不一定。
名师点拨设计制作原电池的思维模型
正误判断(1)实验室中利用锌与稀硫酸制取H2时,粗锌比纯锌反应速率更快。(　　)(2)将镁条和铝片用导线连接,插入NaOH溶液中,镁条表面产生气体,则活动性:MgA>B>C
解析 装置甲中,A金属不断溶解,则A极为负极,发生氧化反应,A错误;装置乙中,活泼金属与硫酸铜发生置换反应,置换出铜单质,吸附在正极上,C的质量增加,故C极为正极,电流的流向为C→B,B错误;装置丙中,氢离子得电子,发生还原反应,故产生氢气的一极为正极,A为正极,溶液中阴离子移向负极,C错误;在装置甲中,A极为负极,B极为正极,A的金属活动性强于B,在装置乙中,C极为正极,B极为负极,则B的金属活动性强于C,在装置丙中,A极为正极,D极为负极,则D的金属活动性强于A,故金属活动性顺序为D>A>B>C,D正确。
[对点训练]依据氧化还原反应:Cu+2Ag+===Cu2++2Ag。设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:(1)电极X的材料是　　　　　,电解质溶液Y是　　 　　　。 (2)银电极的电极反应式是　 ; X电极的电极反应式是　 。 (3)外电路中的电子是从　　　　　极流向　　　　　极。 (4)该原电池的正极是　　　　　,还可以选用　　　　　等材料。 
2Ag++2e-===2Ag
Cu-2e-===Cu2+　
解析 原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu,发生氧化反应,电解质溶液Y是可溶性银盐溶液,常用AgNO3溶液。负极的电极反应式是Cu-2e-===Cu2+,正极的电极反应式是2Ag++2e-===2Ag,电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。
题后归纳　设计原电池时电极材料的选择电池的电极材料必须能导电。①活动性不同的两种金属。如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极。②金属和非金属。如锌作负极,石墨棒作正极。③金属和化合物。如铅蓄电池,铅块作负极,PbO2作正极。④惰性电极。如氢氧燃料电池中,两电极均可用Pt。
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题组1原电池的工作原理1.(2024·广东湛江模拟)下列装置中,电流表指针不能发生偏转的是(　　)
解析 锌插入CuCl2溶液中,锌置换出铜,电子不经过导线,没有电流产生,则电流表指针不发生偏转,A符合题意;B装置可形成原电池,镁为负极,铝为正极,电流表指针发生偏转,B不符合题意;C装置可形成原电池,锌为负极,铜为正极,电流表指针发生偏转,C不符合题意;D装置可形成原电池,锌为负极,铜为正极,电流表指针发生偏转,D不符合题意。
2.某原电池装置如图所示,下列有关叙述正确的是(　　)A.Fe作正极,发生氧化反应B.工作一段时间后,左侧溶液中c(Cl-)增大C.负极发生的电极反应为2H++2e-===H2↑D.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变
(盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶)
解析 由图可知,铁电极为原电池的负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,石墨电极是正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,原电池工作时,盐桥中的钾离子向正极移动,氯离子向负极移动,则左侧溶液中氯离子浓度增大,B正确,A、C错误;铁电极为原电池的负极,铁发生氧化反应生成Fe2+,Fe2+在溶液中水解使溶液呈酸性,溶液pH减小,石墨电极是正极,氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气,放电消耗H+,溶液中pH增大,D错误。
3.某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。
请回答下列问题:(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,写出电极名称及对应的电极反应式:Al片(　　)　 , Cu片(　　)　 。 (2)若X是浓硝酸,Y是NaCl溶液,写出电极名称及对应的电极反应式:Al片(　　)　 , Cu片(　　)　 。 
2Al-6e-===2Al3+　
6H++6e-===3H2↑
Cu-2e-===Cu2+
题组2原电池工作原理的应用4.①②③④四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。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)A.①③②④B.①③④②C.③④②①D.③①②④
解析 以稀硫酸作为电解质溶液组成原电池时,负极金属较为活泼,①②相连时,外电路电流从②流向①,说明①为负极,活动性:①>②;①③相连时,③为正极,活动性:①>③;②④相连时,②上有气泡逸出,应为原电池的正极,活动性:④>②;③④相连时,③的质量减少,说明③为负极,活动性:③>④;综上分析可知金属活动性:①>③>④>②。
5.请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe3++2I-===2Fe2++I2设计成一个原电池。请填写表格:
在方框内画出简单的装置示意图(带盐桥),并标明使用的材料和试剂。