新教材2023版高中化學第1章化學反應與能量變化第2節(jié)化學能轉化為電能-電池第1課時原電池的工作原理課件魯科版選擇性必修1

第1課時原電池的工作原理學業(yè)基礎核心素養(yǎng)當堂評價核心微網(wǎng)絡素養(yǎng)新目標1.通過對銅鋅原電池的分析，了解原電池的原理及其構成條件。2．了解根據(jù)電流的方向判斷原電池的正、負極的方法，了解電極反應的概念。學業(yè)基礎一、原電池1．原電池：將_____能轉化為____能的裝置。2．簡單原電池的構成條件(1)兩個__________的金屬(或一種金屬與一種能導電的非金屬)電極；(2)離子導體；(3)形成_____回路(用導線連接或直接接觸)；(4)能_____進行的氧化還原反應?；瘜W電活潑性不同閉合自發(fā)二、工作原理1．裝置2．實驗現(xiàn)象

檢流計指針電極表面變化情況Ⅰ發(fā)生_______鋅片質量________，銅片質量________Ⅱ發(fā)生________鋅片質量________，銅片質量________偏轉減少增加偏轉減少增加3.銅鋅原電池工作原理分析：

負極正極電極材料鋅片銅片電極反應______________________________反應類型______反應_____反應電池反應Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋電子流向由____極流向____極離子移向陽離子移向____極，陰離子移向___極鹽橋作用構成閉合回路，使離子通過，傳導電流Zn—2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化還原鋅銅正負狀元隨筆單液原電池和雙液原電池的比較相同點：都能發(fā)生氧化還原反應；都有兩個電極；都能產(chǎn)生電流；外電路均是電子的定向移動，內(nèi)電路均是離子的定向移動。不同點：單液電池Zn和Cu2＋直接接觸，兩個半反應在同一區(qū)域進行，能量轉化率低，電流強度弱、不穩(wěn)定，持續(xù)時間短。雙液電池Zn和Cu2＋不直接接觸，兩個半反應在不同區(qū)域進行。能量轉化率高，電流強度大、穩(wěn)定，持續(xù)時間長?！炯磳W即練】1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)原電池工作時電子是從正極流出，經(jīng)導線流入負極(

)(2)銅鋅原電池中若將鹽橋移走，仍可構成原電池。(

)(3)原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置。(

)(4)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放熱反應，可設計成原電池。(

)(5)反應Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋能以原電池的形式來實現(xiàn)。(

)×××√√2．[2022·泰安高二檢測]關于如圖所示裝置的敘述，正確的是(

)

A．銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B．銅片質量逐漸減少C．電流從鋅片經(jīng)導線流向銅片D．氫離子在銅片表面被還原答案：D解析：從圖中可以看出這是原電池，原電池的電極名稱應說是正、負極，故A錯；而原電池是活潑金屬被消耗，故B錯；負極(Zn)的電子經(jīng)導線流向正極(Cu)，故電流方向與電子流向相反，故C錯。3．(雙選)如圖所示的裝置中有電流產(chǎn)生，以下說法不正確的是(

)A．Fe是負極，C是正極B．負極反應式為Fe－3e－===Fe3＋C．內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液D．電流由Fe電極流向石墨電極答案：BD解析：圖示裝置為原電池，負極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，正極(C)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，A項正確，B項不正確；內(nèi)電路中，F(xiàn)e電極失電子，生成Fe2＋，吸引陰離子，C項正確；外電路中，電流由正極(C)流向負極(Fe)，D項不正確。4．[2022·南京高二檢測]有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質量減??；b極質量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(

)A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>cD．a(chǎn)>b>d>c答案：C解析：由第一個裝置a極溶解，可知a極是負極，金屬活動性a>b，對于第二個裝置，依據(jù)還原性規(guī)律知，金屬活動性b>c，第三個裝置的金屬活動性d>c，由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。5．(雙選)[2022·合肥高二檢測]如圖，下列說法不正確的是(

)A．在①裝置中鋅棒逐漸變細，銅棒無變化B．在②裝置中鋅棒逐漸變細，銅棒逐漸變粗C．在②裝置中部分化學能轉化成了熱能D．在①②裝置中鋅棒均被還原答案：BD解析：A項，在①裝置中鋅與氫離子反應生成鋅離子和氫氣，鋅棒變細，銅不與氫離子反應，銅棒沒有變化；B項，在②裝置中鋅棒與銅棒通過導線連接形成閉合回路，構成原電池，鋅失去電子轉化為鋅離子，鋅棒變細，氫離子在銅棒上得電子生成氫氣，銅棒不會變粗；C項，②裝置實現(xiàn)了化學能到電能的轉化，但電解質H2SO4接觸鋅棒導致部分化學能轉化為熱能；D項，在①②裝置中，鋅均失去電子發(fā)生氧化反應。核心素養(yǎng)目標一原電池的工作原理及正負極的判斷例1(1)將Al片和Cu片用導線相連，插入稀H2SO4中組成原電池，寫出電極名稱及電極反應式：Al片(

)__________________________________；Cu片(

)___________________________________。

2Al－6e－===2Al3＋負極正極6H＋＋6e－===3H2↑(2)若將Al片和Cu片用導線相連，插入濃HNO3中能否組成原電池？_____(填“能”或“不能”)。若不能，則不用回答下面的問題；若能，寫出電極名稱及電極反應式：Al片(

)__________________________________；Cu片(

)__________________________________。能正極

負極Cu－2e－===Cu2＋狀元隨筆(1)原電池正、負極判斷的基礎是氧化還原反應，如果給出電池的總反應，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極。(2)原電池的電極類型不僅跟電極材料有關，還與電解質溶液的性質有關，如Mg、Al、稀硫酸構成的原電池中，Mg作負極，Al作正極；但若以NaOH溶液作電解質溶液，則Al作負極，Mg作正極，因為Mg不能與NaOH溶液反應而Al能。易錯：較活潑的金屬不一定作原電池的負極，哪種電極材料容易與電解質溶液反應，哪種物質就作負極。[提升1]氮的化合物可以通過電化學轉化，如圖為NO轉化為NO2的工作原理示意圖，下列說法正確的是(

)A．Pt電極上發(fā)生的是氧化反應B．Pt電極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每轉化1molNO，消耗O2的體積為11.2LD．外電路中電子由NiO電極向Pt電極移動答案：D解析：Pt電極上氧氣得到電子轉化為O2－，Pt電極作正極，發(fā)生還原反應，A錯、B錯；沒有指明溫度和壓強，無法確定氧氣的體積，C錯；NiO是負極，NO失去電子，外電路中電子由NiO電極向Pt電極移動，D對。關鍵能力原電池工作原理(1)原理圖示

(2)電極名稱與反應類型正極→還原反應；負極→氧化反應。(3)電子流向：負極→正極。(4)電流方向：正極→負極。(5)離子流向：陽離子→正極；陰離子→負極。狀元隨筆目標二原電池原理的應用例2某?；瘜W興趣小組進行探究性活動：將氧化還原反應2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2，設計成帶鹽橋的原電池。提供的試劑：FeCl3溶液、KI溶液；其他用品任選。請回答下列問題：(1)請將原電池的裝置圖補充完整，在括號內(nèi)填上正負極的材料、電解質溶液。解析：(1)依據(jù)原電池原理分析，氧化還原反應中Fe3＋在正極上得電子發(fā)生還原反應，I－在負極上失電子發(fā)生氧化反應，負極所在的電解質溶液為KI溶液，正極所在的電解質溶液為FeCl3溶液。電極材料可選取惰性電極，如石墨或其他不活潑的金屬。(2)發(fā)生氧化反應的電極反應式為_________________。(3)反應達到平衡時，外電路導線中____(填“有”或“無”)電流通過。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，當固體全部溶解后，則此時該溶液中電極變?yōu)開___(填“正”或“負”)極。2I－－2e－===I2無負解析：(2)發(fā)生氧化反應的電極是負極，I－失電子。(3)反應達到平衡時，從左到右和從右到左移動的電子數(shù)目相等，故無電流產(chǎn)生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，反應2Fe3＋＋2I－?2Fe2＋＋I2的平衡逆向移動，此時Fe2＋失電子，電極變成負極。狀元隨筆(1)原電池產(chǎn)生電流的本質是兩極存在電勢差。該電勢差驅使電子在兩極間發(fā)生轉移，發(fā)生氧化還原反應，而不是因為發(fā)生氧化還原反應而產(chǎn)生電勢差。(2)原電池兩極材料的活潑性不同造成了失電子的能力不同，負極失電子能力更強。所以負極失電子，電子沿導線流向正極，電子的定向移動形成電流。[提升2]有A、B、C、D四塊金屬片，進行如下實驗：①A、B用導線相連后，同時插入稀H2SO4中，A極為負極；②C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4中，電子由C→導線→D；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4中，D極發(fā)生氧化反應。則四種金屬的活動性順序為(

)A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A答案：B解析：①A、B用導線相連后，同時插入稀H2SO4中，A極為負極，A的活潑性大于B；②C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4中，電子由C→導線→D，C是負極，C的活潑性大于D；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4，C極產(chǎn)生大量氣泡，A是負極、C是正極，A的活潑性大于C；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4中，D極發(fā)生氧化反應，D是負極，D的活潑性大于B；所以四種金屬的活動性順序為A>C>D>B。關鍵能力(1)加快化學反應速率構成原電池的反應速率比直接接觸的反應速率快。如實驗室制H2時，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應快，或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液，反應加快。(2)比較金屬的活動性強弱對于酸性電解質，一般是作負極的金屬活動性強，作正極的金屬活動性較弱。(3)設計原電池原電池的設計一定要滿足構成原電池的幾個條件。設計思路：以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應為基礎，把氧化還原反應分解為氧化反應和還原反應兩個半反應，從而確定電極反應，以兩極反應為依據(jù)，確定電極材料及電解質溶液，最后畫出裝置圖。當堂評價

答案：B解析：A項，正極發(fā)生還原反應，電極反應為Fe3＋＋e－===Fe2＋，錯誤；B項，左邊燒杯中發(fā)生Fe3＋＋e－===Fe2＋，則左燒杯中溶液的紅色逐漸變淺，正確；C項，陰離子向原電池的負極移動，錯誤；D項，若將甲燒杯中的溶液換成稀硝酸，銅被氧化，銅為負極，電流表指針偏轉方向不變，錯誤。2．(雙選)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是(

)A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B．正極反應為Ag＋＋e－===AgC．實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D．將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同答案：BD解析：A項Cu為負極，電子由Cu電極流向Ag電極；C項取出鹽橋，電池不能形成閉合回路，不能繼續(xù)工作。3．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為離子導體，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是(

)A．水既是氧化劑又是溶劑B．放電時正極上有氫氣生成C．放電時OH－向正極移動D．總反應為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑答案：C解析：這種電池名稱叫鋰水電池?？赏茰y其總反應為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，再寫出其電極反應：負極為2Li－2e－===2Li＋；正極為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，結合選項分析A、B、D都是正確的。4．某學習小組用如圖所示裝置A、B分別探究金屬鋅與稀硫酸的反應，實驗過程中A燒杯內(nèi)的溶液溫度升高，B燒杯的電流計指針發(fā)生偏轉，請回答以下問題。(1)A燒杯中反應的離子方程式為________________________。(2)B中Zn板是____極，發(fā)生的電極反應是________________，Cu板上的現(xiàn)象是____________，發(fā)生的電極反應是_______________。(3)從能量轉化的角度來看，A、B中反應物的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物總能量，A中是將化學能轉變?yōu)開____，B中主要是將化學能轉變?yōu)開_____。Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑負Zn－2e－===Zn2＋有無色氣體產(chǎn)生2H＋＋2e－===H2↑大于熱能電能解析：(1)鋅與氫離子反應生成鋅離子與氫氣，離子方程式為Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；(2)鋅－銅－稀硫酸原電池中，活潑金屬鋅作負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，氫離子在正極銅上得電子產(chǎn)生氫氣，電極反應為2H＋＋2e－===H2↑；(3)A燒杯中溫度升高，該反應是放熱反應，所以反應物總能量大于生成物