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人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池完美版ppt课件
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池完美版ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了第一节原电池，知识铺垫，必备知识，正误判断，化学能，氧化还原反应，活泼性，电解质，氧化还原，还原性等内容，欢迎下载使用。
第1课时 原电池的工作原理
1.在氧化还原反应中:(1)氧化剂→ 电子→元素化合价 →被 →发生 反应。 (2)还原剂→ 电子→元素化合价 →被 →发生 反应。 (3)氧化剂、还原剂之间转移电子数目 。 2.原电池是将 转化为 的装置,原电池内发生的反应属于 。
3.在下图装置中:(1)锌片是 极,电极反应式是 ;铜片是 极,电极反应式是 。 (2)总反应方程式是 。 (3)外电路中电子由 片流向 片。
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
Zn+2H+=Zn2++H2↑
一、原电池的工作原理1.构成条件(1)具有两个 不同的电极。 (2)合适的 溶液。 (3)形成 回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。 (4)能自发地发生 反应。
2.装置图(以Zn-Cu原电池为例)
注:这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池。
3.工作原理(以上述原电池为例)
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
【微思考1】盐桥在原电池装置中的作用是什么?【微思考2】原电池工作时,阴、阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的?
答案:①连接两个“半电池”,形成闭合回路;②盐桥中,阳离子移向正极区电解质溶液中,阴离子移向负极区电解质溶液中,使氧化还原反应持续进行,不断产生电流。
答案:原电池的电解质溶液中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。可简记为:正正负负[解释:正(指阳离子)→正(指正极)、负(指阴离子)→负(指负极)]。
二、原电池的设计从理论上讲,能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池,实际设计时应注意以下几点:1.外电路负极( 较强的物质) 正极( 较强的物质)。 2.内电路将两电极浸入 中,阴、阳离子作 。
(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)石墨棒不能用来作原电池的电极。 ( )(5)反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现。 ( )(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自发进行,可设计成原电池。 ( )(7)Zn-Cu-稀硫酸原电池中,正极“半电池”可为Cu-稀硫酸,负极“半电池”可为Zn-ZnSO4溶液。 ( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
原电池工作原理问题探究
1.Cu、Ag与稀硫酸能否设计成原电池?2.外电路中电流方向与电子的流动方向有何关系?3.试分析用镁、铝作电极,氢氧化钠溶液作电解质溶液构成原电池时的正、负极及电子得失情况。
答案:不能。Cu、Ag与稀硫酸都不能自发地发生氧化还原反应。
答案:电流方向与电子的流动方向相反。
答案:镁、铝、氢氧化钠溶液构成的原电池中,发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,铝失去电子,应该作负极,H2O得到电子,镁作正极。
深化拓展1.两种原电池的比较甲装置所示原电池俗称单液原电池,锌片、铜片用导线相连后,都插入到稀硫酸中,所以,锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片,形成电流,还有一部分,直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子,这一部分电子不形成电流,这种原电池供电效率不高,且电流在较短时间内就会衰减。
乙装置所示原电池俗称双液原电池,锌片、铜片用导线相连后,锌片插入ZnSO4溶液中,铜片插入稀硫酸中,这样就避免了锌片与稀硫酸直接接触发生反应而造成的电能损失,锌失去的电子全部通过导线流向铜片,这种原电池供电效率高,且能提供较稳定的电流。
2.盐桥的作用盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶。当盐桥存在时,使两个半电池中的溶液连成一个通路。随着反应的进行,盐桥中的Cl-向硫酸锌溶液方向移动,K+向稀硫酸方向移动,使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性,氧化还原反应得以继续进行,从而使电子不断从锌极流向铜极,能持续、稳定地产生电流。
素能应用典例1依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)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)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 。 (3)外电路中的电子是从 极流向 极。
答案:(1)Cu AgNO3溶液(2)正 2Ag++2e-=2Ag Cu-2e-=Cu2+(3)负(Cu) 正(Ag)
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。电极反应式如下,负极:Cu-2e-=Cu2+,正极:2Ag++2e-=2Ag。电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。
判断原电池正、负极的方法
变式训练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
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
原电池原理的应用问题探究1.若纯锌与粗锌(含Fe、C等)分别与同浓度的稀硫酸反应制取H2,哪种方法产生H2的速率大?
答案:粗锌。粗锌中的铁、碳可以与锌构成原电池,从而增大反应速率。
答案:不能;因为这个反应不是氧化还原反应,反应过程中没有电子的转移,不符合原电池的构成条件。
3.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。根据所学内容判断四种金属的活动性顺序。
答案:四种金属的活动性顺序由强到弱是X>Z>W>Y。
深化拓展原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,增大了锌与稀硫酸的反应速率,使产生H2的速率增大。(2)比较金属的活动性强弱原电池中,负极一般为活动性较强的金属,正极一般为活动性较弱的金属。(3)设计原电池原电池的设计一定要满足构成原电池的几个条件。设计思路:以自发的氧化还原反应为基础,把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,从而确定电极反应,以两极反应为依据,确定电极材料及电解质溶液,最后画出装置图。(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。
素能应用典例2某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+,能实现该反应的原电池是( )A.正极为Cu,负极为C,电解质为FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液C.正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液
答案:B 解析:将总反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,即为负极Fe-2e-=Fe2+,正极2Fe3++2e-=2Fe2+,然后根据原电池的构成条件确定正、负极材料和电解质溶液。因此,本题负极必是Fe,正极可为比Fe活动性弱的金属或非金属导体,电解质溶液为含Fe3+的盐溶液,所以B项正确。
(1)设计原电池原理:原电池是一种将化学能转化为电能的装置,因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。在电池中,通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动,将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行,使其成为两个“半反应”。(2)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。
变式训练2利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图,并注明电极材料,写出电极反应式。正极材料为 ,电极反应式为 ; 负极材料为 ,电极反应式为 。
1.下列关于原电池的叙述中正确的是( )A.原电池能将化学能转变为电能B.原电池负极发生的电极反应是还原反应C.原电池在工作时其正极不断产生电子,并经外电路流向负极D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成
解析:原电池是将化学能转变为电能的装置,A正确;原电池负极失电子,发生的电极反应是氧化反应,B错误;原电池在工作时其负极不断产生电子,并经外电路流向正极,C错误;原电池的电极一般为活动性不同的两种金属或金属与非金属导体,D错误。
2.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是( )①在外电路中,电子由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.只有①②B.①②④C.只有②③D.①③④
3.(双选)(2020山东临沂高二检测)某原电池的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该原电池正确的组成是 ( )
4.由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如右图所示。(1)原电池的负极反应式为 , 正极反应式为 。 (2)电流的方向是 。 (3)一段时间后,当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时,右侧烧杯中的H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时,共消耗 g锌,有 个电子通过了导线,原稀硫酸中c(H2SO4)= (设溶液体积不变)。
5.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应和电池总反应。
答案:原电池设计如下图:
第1课时 原电池的工作原理
1.在氧化还原反应中:(1)氧化剂→ 电子→元素化合价 →被 →发生 反应。 (2)还原剂→ 电子→元素化合价 →被 →发生 反应。 (3)氧化剂、还原剂之间转移电子数目 。 2.原电池是将 转化为 的装置,原电池内发生的反应属于 。
3.在下图装置中:(1)锌片是 极,电极反应式是 ;铜片是 极,电极反应式是 。 (2)总反应方程式是 。 (3)外电路中电子由 片流向 片。
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
Zn+2H+=Zn2++H2↑
一、原电池的工作原理1.构成条件(1)具有两个 不同的电极。 (2)合适的 溶液。 (3)形成 回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。 (4)能自发地发生 反应。
2.装置图(以Zn-Cu原电池为例)
注:这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池。
3.工作原理(以上述原电池为例)
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
【微思考1】盐桥在原电池装置中的作用是什么?【微思考2】原电池工作时,阴、阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的?
答案:①连接两个“半电池”,形成闭合回路;②盐桥中,阳离子移向正极区电解质溶液中,阴离子移向负极区电解质溶液中,使氧化还原反应持续进行,不断产生电流。
答案:原电池的电解质溶液中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。可简记为:正正负负[解释:正(指阳离子)→正(指正极)、负(指阴离子)→负(指负极)]。
二、原电池的设计从理论上讲,能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池,实际设计时应注意以下几点:1.外电路负极( 较强的物质) 正极( 较强的物质)。 2.内电路将两电极浸入 中,阴、阳离子作 。
(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)石墨棒不能用来作原电池的电极。 ( )(5)反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原电池的形式来实现。 ( )(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自发进行,可设计成原电池。 ( )(7)Zn-Cu-稀硫酸原电池中,正极“半电池”可为Cu-稀硫酸,负极“半电池”可为Zn-ZnSO4溶液。 ( )
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
原电池工作原理问题探究
1.Cu、Ag与稀硫酸能否设计成原电池?2.外电路中电流方向与电子的流动方向有何关系?3.试分析用镁、铝作电极,氢氧化钠溶液作电解质溶液构成原电池时的正、负极及电子得失情况。
答案:不能。Cu、Ag与稀硫酸都不能自发地发生氧化还原反应。
答案:电流方向与电子的流动方向相反。
答案:镁、铝、氢氧化钠溶液构成的原电池中,发生反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,铝失去电子,应该作负极,H2O得到电子,镁作正极。
深化拓展1.两种原电池的比较甲装置所示原电池俗称单液原电池,锌片、铜片用导线相连后,都插入到稀硫酸中,所以,锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片,形成电流,还有一部分,直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子,这一部分电子不形成电流,这种原电池供电效率不高,且电流在较短时间内就会衰减。
乙装置所示原电池俗称双液原电池,锌片、铜片用导线相连后,锌片插入ZnSO4溶液中,铜片插入稀硫酸中,这样就避免了锌片与稀硫酸直接接触发生反应而造成的电能损失,锌失去的电子全部通过导线流向铜片,这种原电池供电效率高,且能提供较稳定的电流。
2.盐桥的作用盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶。当盐桥存在时,使两个半电池中的溶液连成一个通路。随着反应的进行,盐桥中的Cl-向硫酸锌溶液方向移动,K+向稀硫酸方向移动,使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性,氧化还原反应得以继续进行,从而使电子不断从锌极流向铜极,能持续、稳定地产生电流。
素能应用典例1依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)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)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为 。 (3)外电路中的电子是从 极流向 极。
答案:(1)Cu AgNO3溶液(2)正 2Ag++2e-=2Ag Cu-2e-=Cu2+(3)负(Cu) 正(Ag)
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。电极反应式如下,负极:Cu-2e-=Cu2+,正极:2Ag++2e-=2Ag。电子由负极(Cu)流出,经外电路流向正极(Ag)。
判断原电池正、负极的方法
变式训练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
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
原电池原理的应用问题探究1.若纯锌与粗锌(含Fe、C等)分别与同浓度的稀硫酸反应制取H2,哪种方法产生H2的速率大?
答案:粗锌。粗锌中的铁、碳可以与锌构成原电池,从而增大反应速率。
答案:不能;因为这个反应不是氧化还原反应,反应过程中没有电子的转移,不符合原电池的构成条件。
3.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。根据所学内容判断四种金属的活动性顺序。
答案:四种金属的活动性顺序由强到弱是X>Z>W>Y。
深化拓展原电池原理的应用(1)增大氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,增大了锌与稀硫酸的反应速率,使产生H2的速率增大。(2)比较金属的活动性强弱原电池中,负极一般为活动性较强的金属,正极一般为活动性较弱的金属。(3)设计原电池原电池的设计一定要满足构成原电池的几个条件。设计思路:以自发的氧化还原反应为基础,把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,从而确定电极反应,以两极反应为依据,确定电极材料及电解质溶液,最后画出装置图。(4)寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源。
素能应用典例2某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+,能实现该反应的原电池是( )A.正极为Cu,负极为C,电解质为FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液C.正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液
答案:B 解析:将总反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,即为负极Fe-2e-=Fe2+,正极2Fe3++2e-=2Fe2+,然后根据原电池的构成条件确定正、负极材料和电解质溶液。因此,本题负极必是Fe,正极可为比Fe活动性弱的金属或非金属导体,电解质溶液为含Fe3+的盐溶液,所以B项正确。
(1)设计原电池原理:原电池是一种将化学能转化为电能的装置,因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池。在电池中,通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动,将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行,使其成为两个“半反应”。(2)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。
变式训练2利用反应Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图,并注明电极材料,写出电极反应式。正极材料为 ,电极反应式为 ; 负极材料为 ,电极反应式为 。
1.下列关于原电池的叙述中正确的是( )A.原电池能将化学能转变为电能B.原电池负极发生的电极反应是还原反应C.原电池在工作时其正极不断产生电子,并经外电路流向负极D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成
解析:原电池是将化学能转变为电能的装置,A正确;原电池负极失电子,发生的电极反应是氧化反应,B错误;原电池在工作时其负极不断产生电子,并经外电路流向正极,C错误;原电池的电极一般为活动性不同的两种金属或金属与非金属导体,D错误。
2.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是( )①在外电路中,电子由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.只有①②B.①②④C.只有②③D.①③④
3.(双选)(2020山东临沂高二检测)某原电池的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该原电池正确的组成是 ( )
4.由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如右图所示。(1)原电池的负极反应式为 , 正极反应式为 。 (2)电流的方向是 。 (3)一段时间后,当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时,右侧烧杯中的H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时,共消耗 g锌,有 个电子通过了导线,原稀硫酸中c(H2SO4)= (设溶液体积不变)。
5.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应和电池总反应。
答案:原电池设计如下图:
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