化学电池【高效备课精研+知识精讲提升】 高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册.pptx

第二章第二章 化学键化学键 化学反应规律化学反应规律第第2课时课时 化学电池化学电池第二节第二节 化学反应与能量转化化学反应与能量转化学习目标学习目标学习目标学习目标1 1、通过回顾氧化还原反应的本质，结合电子流向，判断电池的正负极、通过回顾氧化还原反应的本质，结合电子流向，判断电池的正负极、通过回顾氧化还原反应的本质，结合电子流向，判断电池的正负极、通过回顾氧化还原反应的本质，结合电子流向，判断电池的正负极2 2、通过观察原电池的简易模型，整理出原电池的构成要素并能设计简单的、通过观察原电池的简易模型，整理出原电池的构成要素并能设计简单的、通过观察原电池的简易模型，整理出原电池的构成要素并能设计简单的、通过观察原电池的简易模型，整理出原电池的构成要素并能设计简单的原电池原电池原电池原电池(1)(1)把锌片、铜片分别插入稀硫酸有中什么现象？写出反应的离子方程式，把锌片、铜片分别插入稀硫酸有中什么现象？写出反应的离子方程式，并用双线桥和单线桥描述电子转移情况并用双线桥和单线桥描述电子转移情况【问题思考问题思考】(2)(2)在该反应中，什么微粒得电子，什么微粒失电子？电子如何转移？在该反应中，什么微粒得电子，什么微粒失电子？电子如何转移？2H2eH2Zn2eZn2（3 3）若用导线连接，能否将化学能转化为电能？）若用导线连接，能否将化学能转化为电能？实验实验现象解释及结论CuCuZnZn稀稀H H2 2SOSO4 4锌片表面有气泡，锌片表面有气泡，铜片表面没有气泡铜片表面没有气泡铜片表面出现铜片表面出现气泡，电流表气泡，电流表指针偏转指针偏转Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2(2)(2)将铜片和锌片平行插入稀硫酸中再用导线连接会有什么现象？将铜片和锌片平行插入稀硫酸中再用导线连接会有什么现象？CuCuZnZn稀稀H H2 2SOSO4 4(1)(1)将铜片和锌片平行插入稀硫酸不用导线连接什么现象？将铜片和锌片平行插入稀硫酸不用导线连接什么现象？实验探究实验探究实验探究实验探究原电池的原理原电池的原理原电池的原理原电池的原理1.1.第一组实验铜片表面无现象，为什么？氢气为什么会从锌片表面放出？第一组实验铜片表面无现象，为什么？氢气为什么会从锌片表面放出？2.2.实验实验2 2中铜片表面为什么会放出氢气，是铜片和硫酸反应的吗？中铜片表面为什么会放出氢气，是铜片和硫酸反应的吗？3.3.导线为什么会有电流通过，电子从何而来？二者有内在联系吗？导线为什么会有电流通过，电子从何而来？二者有内在联系吗？CuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuZnZnZnZnZnZnZnZn ZnZnZnZnZnZnZnZnZnZn ZnZnZnZnZnZnZnZnZnZn ZnZnH H+SOSO4 42-2-H H+SOSO4 42-2-H H+SOSO4 42-2-H H+H H+H H+H H+H H+H H+H H+H H+H H+SOSO4 42-2-SOSO4 42-2-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-外外电电路路外外电电路路原电池工作原理示意图原电池工作原理示意图ZnZn2+2+ZnZn2+2+ZnZn2+2+e e-e e-铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液负极负极(Zn)(Zn)正极正极(Cu)(Cu)外电路：外电路：负极负极正极，形成电流。

正极，形成电流e e-内电路：阴阳离子内电路：阴阳离子的定向移动的定向移动利用利用_将将_直接直接转化成电能的装置转化成电能的装置氧化还原反应氧化还原反应 化学能化学能 原电池：原电池：CuCuZnZn稀稀H H2 2SOSO4 4原电池的原理原电池的原理原电池的原理原电池的原理1 1、粒子流向粒子流向外外电电路路内内电电路路电子电子e e-,沿导线传递沿导线传递有电流产生有电流产生阴离子阴离子阳离子阳离子铜锌原电池中的锌片、铜片分别发生了什么反应？铜锌原电池中的锌片、铜片分别发生了什么反应？总反应是什么？总反应是什么？锌片锌片锌片锌片 Zn-2eZn-2e-ZnZn2+2+铜片铜片铜片铜片 2H2H+2e+2e-HH2 2 铜片在原电池中的作用是什么？能用成铜片在原电池中的作用是什么？能用成AgAg、石墨代替吗？、石墨代替吗？总：总：Zn+2H+=Zn2+H2(氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应 )(还原反应还原反应还原反应还原反应 )2 2、电极：电极：负极：负极：负极：负极：正极：正极：正极：正极：负极：负极：负极：负极：正极：正极：正极：正极：氧化，电子流出氧化，电子流出氧化，电子流出氧化，电子流出还原，电子流入还原，电子流入还原，电子流入还原，电子流入二二、电极：电极：电极情况电极情况()()电子电子/电流电流(导线中导线中)电子流出/电流流入电子流入/电流流出反应反应氧化反应还原反应离子迁移离子迁移(溶液中溶液中)阴离子移向阳离子移向现象现象溶解(m)析出m/有气泡冒出电子不下水电子不下水离子不上岸离子不上岸思考：思考：原电池总反应的实质？原电池总反应的实质？原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应实验装置实验装置电流表是否偏转电流表是否偏转能否构成原电池能否构成原电池构成原电池条件构成原电池条件电极必须插入电解质中电极必须插入电解质中能能能能不能不能是是是是否否3 3、构成条、构成条件：件：思考：思考：负极材料和正极材料可以是哪类物质？负极材料和正极材料可以是哪类物质？负极材料和正极材料可以是哪类物质？负极材料和正极材料可以是哪类物质？负极：负极：较活泼的金属较活泼的金属 正极：正极：较不活泼的金属、石墨等较不活泼的金属、石墨等实验装置实验装置电流表是否偏转电流表是否偏转能否构成原电池能否构成原电池构成原电池条件构成原电池条件活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极能能能能能能能能不能不能不能不能是是是是是是是是否否否否原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应实验装置实验装置电流表是否偏转电流表是否偏转能否构成原电池能否构成原电池构成原电池条件构成原电池条件两极相连形成闭合回路两极相连形成闭合回路能能不能不能是是否否CuCuZnZn稀稀H H2 2SOSO4 4不能不能否否原原电电池池的的构构造造电极电极通常是通常是 反应条件：在两极反应条件：在两极自发进行的进行的 反应反应离子导体是离子导体是 活泼性不同的导体活泼性不同的导体 电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质 形成闭合形成闭合氧化还原氧化还原 3 3、构成条件：、构成条件：装置条件：装置条件：回路回路判断正负极时应注意的几个问题(1)(1)活泼性强的不一定是负极活泼性强的不一定是负极，如镁，如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池，和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池，铝是负极；铜和铝放入浓硝酸中形成原铝是负极；铜和铝放入浓硝酸中形成原电池，由于铝的钝化，铜是负极。

电池，由于铝的钝化，铜是负极2)(2)燃料电池中电极不参与反应燃料电池中电极不参与反应，通，通入燃料的一极为负极，通入助燃剂入燃料的一极为负极，通入助燃剂(一般一般为氧气为氧气)的一极为正极的一极为正极3)(3)如果给了电池反应，正负极还可以根如果给了电池反应，正负极还可以根据化合价的改变来判断，化合价升高的据化合价的改变来判断，化合价升高的物质失电子，为负极；化合价降低的物物质失电子，为负极；化合价降低的物质得电子，为正极质得电子，为正极4 4正、负极的判断正、负极的判断(大多数原电池大多数原电池)(1)成分：盐桥通常是装有饱和KCl或者NH4NO3琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动(2)作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰减(3)半反应：即氧化反应和还原反应，也就是盐桥将原电池分成两个半电池 半电池：Zn与ZnSO4(aq)组成的锌半电池；Cu与CuSO4(aq)组成的铜半电池4、盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？Zn棒失去电子成为Zn2进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2过多，带正电荷Cu2获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2过少，SO42过多，溶液带负电荷。

当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行盐桥的存在，其中Cl向ZnSO4溶液迁移，K向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触5.5.盐桥电池盐桥电池(原电池原电池)的工作原理的工作原理操作：将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象取出盐桥，观察电流表的指针有何变化现象：锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转；取出装置中的盐桥，电流表的指针不偏转装置图装置图 电极名称电极名称负极负极(锌片锌片)正极正极(铜片铜片)电极反应电极反应ZnZn2e2e=Zn=Zn2 2(氧化反应氧化反应)CuCu2 22e2e=Cu(=Cu(还原反应还原反应)总反应总反应ZnZnCuCu2 2=Zn=Zn2 2CuCu电子流向电子流向电子由负极经导线流向正极：电子由负极经导线流向正极：由由ZnZn沿导线流向沿导线流向Cu Cu 电流流向电流流向电流由正极经导线流向负极：电流由正极经导线流向负极：由由CuCu沿导线流向沿导线流向Zn Zn 离子离子迁移迁移方向方向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移中：中：CuCu2 2移向正极，移向正极，SOSO4 42 2移向负极移向负极中：盐桥含饱和中：盐桥含饱和KClKCl溶液，溶液，K K移向正极，移向正极，ClCl移向移向负极负极微点拨微点拨无论是装置无论是装置还是装置还是装置，电子均不能通过电解质溶液，电子均不能通过电解质溶液在装置在装置中，还原剂中，还原剂ZnZn与氧化剂与氧化剂CuCu2 2直接接触，不可避免地会直接发生直接接触，不可避免地会直接发生ZnZnCuCu2 2=Cu=CuZnZn2 2而使化学能转化为热能，易造成能量损耗；装置而使化学能转化为热能，易造成能量损耗；装置盐桥原电池中，还盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗，所以装置原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗，所以装置的能量转化率高的能量转化率高装置图装置图 【例题】【例题】(2021(2021德州高一检测德州高一检测)某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。

了如图实验1)(1)打开打开K K，观察到的现象为，观察到的现象为_2)(2)关闭关闭K K，观察到的现象是，观察到的现象是_；此电池负极的电极反应式为此电池负极的电极反应式为_3)(3)关闭关闭K K，溶液中阳离子向，溶液中阳离子向_(_(填填“Zn”“Zn”或或“C”)“C”)极移动，外极移动，外电路中，电子流动方向是电路中，电子流动方向是_锌棒上附着有红色固体锌棒上附着有红色固体 碳棒上附着有红色固体碳棒上附着有红色固体ZnZn2e2e-=Zn=Zn2 2+C CZnC(ZnC(或负极或负极正极正极)设计原电池设计原电池基本思路基本思路三、原电池的应用三、原电池的应用1 1加快化学反应速率加快化学反应速率实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了的速率更快原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率锌与硫酸反应的速率2 2比较金属的活泼性比较金属的活泼性一般情况下，在原电。