高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池课堂教学课件ppt

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1.以锌铜原电池为例,从宏观和微观的角度,分析理解原电池的工作原理,掌握原电池装置的构造及形成条件,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过实验,认识双液原电池相比普通原电池的优点,特别是盐桥的作用,培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想的化学核心素养。3.依据带盐桥的锌铜原电池装置,学会分析电子和阴、阳离子的移动方向,并以电极反应式的形式表达出来,培养证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
原电池的工作原理1.原电池的构成条件(1)定义:能把　　　　转化为　　　　的装置。 (2)构成条件:
2.实验探究:锌铜原电池的工作原理(含盐桥)
深化理解单液原电池的缺陷(以铜锌原电池原理为例)(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。
易错辨析(1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置。(　　)(2)原电池正极发生氧化反应,负极发生还原反应。(　　)(3)不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池装置可以实现。(　　)(4)反应Cu+2Ag+=== 2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现。(　　)
提示 原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
提示 只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
深化理解(1)盐桥作用:离子通道,形成闭合回路;避免电极与电解质溶液直接反应,减少电流的衰减。(2)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。
探究一　原电池工作原理
1.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
2.原电池正负极的判断
名师点拨　分析原电池工作原理的两条线索(1)负极→还原剂→失电子(电子流出,电流流入)→元素化合价升高→被氧化→发生氧化反应→生成阳离子→溶液中阴离子向此极移动。(2)正极→氧化剂→得电子(电子流入,电流流出)→元素化合价降低→被还原→发生还原反应→生成阴离子→溶液中阳离子向此极移动。
视角1含盐桥原电池的工作原理1.某兴趣小组同学利用氧化还原反应:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=== 2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O,设计如图原电池,盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是(　　)
A.b电极上发生氧化反应B.外电路电子的流向是从a到bC.电池工作时,盐桥中 移向乙烧杯D.a电极上发生的电极反应为 +8H++5e-=== Mn2++4H2O
归纳总结　根据氧化还原反应中化合价的升降判断氧化反应和还原反应,一般根据氧化反应确定负极材料,根据还原反应确定溶液中含有的离子。
解析 首先把化学方程式改为离子方程式:2 +10Fe2++16H+===2Mn2++10Fe3++8H2O,依据离子反应:Fe2+→Fe3+,b电极上发生氧化反应,A正确;a电极上发生还原反应,得到电子,为正极,电子流向从b到a,B错误;正极电极反应为 +8H++5e-===Mn2++4H2O,D正确;盐桥中阴离子移向负极,因此盐桥中 移向乙烧杯,C正确。
视角2原电池正、负极判断和电极反应的书写2.[根据电子流向或电流方向判断]如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向图中已标出,关于该装置的下列说法正确的是(　　)
A.外电路的电流方向为X→外电路→YB.若两电极分别为Fe和石墨棒,则X上的电极反应为Fe-3e-=== Fe3+C.电解质溶液中H+移向Y极D.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
解析 根据图示可知该装置是原电池,外电路中电子从X电极流向Y电极,故X为负极,Y为正极,电流方向与电子流向相反,即电流方向为Y→外电路→X,选项A错误;该原电池中X为负极,应为Fe电极,由于总反应为Fe+2H+===Fe2++H2↑,则X电极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,选项B错误;原电池工作时,阳离子向正极移动,选项C正确;X是负极,负极上发生氧化反应,Y是正极,正极上发生还原反应,选项D错误。
解题技巧　书写原电池电极反应时应注意的问题(1)电极反应常用“===”而不用“ ”连接。(2)电极反应中若有气体生成,需加“↑”,弱电解质或难溶物均以化学式表示。(3)必须遵循质量守恒、电荷守恒及正、负两极得失电子数相等的规律,为此在电极反应中可根据需要和溶液的酸碱性添加H+、OH-或H2O。(4)原电池正、负两极的电极反应在得失电子数相等的情况下加和即得总反应(合二为一);反之,用总反应减去其中的一极反应可得另一极反应(一分为二)。
3.[根据某一极物质的转化判断]如图所示装置可构成原电池(盐桥中装有含琼脂的饱和K2SO4溶液),已知反应中 转化为Cr3+,下列叙述错误的是(　　)A.a为原电池的负极,b为原电池的正极B.电池工作时,盐桥中的 移向甲烧杯C.a极的电极反应为Fe2+-e-=== Fe3+D.工作一段时间后,乙烧杯中溶液的pH减小(忽略溶液体积变化)
解题技巧　根据总反应判断原电池中电极反应的方法(1)分析总反应中化合价的变化,确定发生氧化反应和还原反应的物质,发生氧化反应的物质为负极反应物,发生还原反应的物质为正极反应物,据此可判断原电池的两极。(2)根据正负极反应物,结合溶液中存在的离子书写电极反应。
探究二　原电池工作原理的应用
用金属Mg和Al为电极材料,分别插入稀硫酸和NaOH溶液中构成原电池,如图所示。
(1)甲、乙两原电池中Al电极都是正极吗?各有什么现象呢?
提示 甲池中Al为正极,Al表面产生气泡。乙池中Al为负极,Al逐渐溶解。
(2)请你写出甲、乙两原电池内发生的电池反应及Al电极的反应。
(3)判断原电池正、负极的最根本依据是什么?
提示 甲池反应:Mg+2H+===Mg2++H2↑;Al电极反应:2H++2e-===H2↑。
提示 原电池原理从本质讲是氧化还原反应,故判断正、负极的根本依据:发生氧化反应(失去电子)的一极是负极;发生还原反应(得到电子)的一极是正极。
1.比较金属活动性强弱
2.加快化学反应速率构成原电池时负极的反应速率比直接接触时的反应速率快。如实验室制H2时,粗锌比纯锌与稀硫酸反应快,或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液,锌(负极)电极反应加快。
视角1原电池的形成条件1.下列装置属于原电池的是(　　)
解析 蔗糖溶液不导电,不能形成原电池,选项A错误;没有自发的氧化还原反应发生,不能形成原电池,选项B错误;两电极材料不同,铁较活泼,能与硫酸铜溶液反应,形成闭合回路,所以能形成原电池,选项C正确;不能形成闭合回路,不能形成原电池,选项D错误。
视角2原电池的设计2.原电池可设计为单液原电池和双液原电池,如图Ⅱ中各组物质中,能构成原电池且反应原理与Ⅰ相同的是(　　)
解析 对于单液原电池Ⅰ,负极反应为Cu-2e-===Cu2+,正极反应为Fe3++e-===Fe2+,总反应为Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+;对于双液原电池Ⅱ,负极(Cu)对应电解质溶液为负极金属对应阳离子的盐(CuSO4)溶液;正极可选用比负极活动性弱的金属(Pt)或导电非金属(C),正极对应的电解质溶液为与负极发生氧化还原反应的电解质(FeCl3)溶液。据此分析可知,C项符合题意。
视角3根据原电池原理判断金属活动性3.a、b、c、d四种金属电极,反应装置及反应现象如表,由此可判断四种金属的活动性顺序为(　　)
A.a>b>c>dB.d>a>c>bC.d>a>b>cD.b>c>d>a
解析 a、b电极和硫酸铜溶液构成的原电池中,a极质量减小、b极质量增加,则a被氧化溶解,b上析出Cu,金属活动性:a>b;b、c没有形成闭合回路,不能构成原电池,b极有气体产生,c极无变化,则金属活动性:b>c;c、d和稀硫酸构成的原电池中,d极溶解、c极有气体产生,则d发生氧化反应,c极上H+放电产生H2,金属活动性:d>c;a、d和稀硫酸构成的原电池中,电流从a极流向d极,则a作正极、d作负极,金属活动性d>a;综上可知,金属活动性强弱顺序是d>a>b>c。
视角4利用原电池原理加快反应速率4.探究化学反应中的能量转化,实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注:50 mL注射器用于收集气体并读取气体体积)。
下列说法不正确的是(　　)A.装置②中的Cu表面有气泡产生,而装置①中的Cu表面无气泡B.装置①和②中发生反应的离子方程式都为Zn+2H+=== Zn2++H2↑C.原电池反应能加快化学反应速率,导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小D.由实验数据可知,原电池的化学能全部转化为电能