电池的工作原理课件

原电池的工作原理1电化学电化学：指研究化学能与电能之间相互转指研究化学能与电能之间相互转 换的换的装置、过程装置、过程和和效率效率的科学。的科学。过程及装置分过程及装置分按电化学反应按电化学反应2.由电能转化为化学能的装置由电能转化为化学能的装置(如如:电解池电解池)1.由化学能转化为电能的装置由化学能转化为电能的装置(如如:原电池等原电池等)知识回顾：知识回顾：电化学：指研究化学能与电能之间相互转过程及装置分按电化学反应2探究一：探究一：预测预测3 3 实验实验1 1 的现象和结论的现象和结论 现象现象现象现象:锌粉溶解锌粉溶解锌粉溶解锌粉溶解,有红色物质析出有红色物质析出有红色物质析出有红色物质析出,温度计显示温度迅速上温度计显示温度迅速上温度计显示温度迅速上温度计显示温度迅速上升升升升.结论结论结论结论:Zn+Cu2+Zn2+Cu化学能化学能 热能热能探究一：预测3实验1 的现象和结论 现象:锌粉溶解,3探究二：探究二：预测预测3 3 实验实验2 2 的现象和结论的现象和结论 现象现象现象现象:锌片变细锌片变细锌片变细锌片变细,铜片变粗铜片变粗铜片变粗铜片变粗,电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转.结论结论结论结论:化学能化学能 电能电能Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+Zn+Cu2+Zn2+Cu2e2e-CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu探究二：预测3实验2 的现象和结论 现象:锌片变细,41 1、定义：把、定义：把化学能化学能转变为转变为电能电能的装的装置。置。一、原电池1、定义：把化学能转变为电能的装置。5a a、构成条件：、构成条件：2 2、原、原 电电 池的工作原理池的工作原理(1)有两个活性不同的电极有两个活性不同的电极(2)有电解质溶液有电解质溶液(3)能形成闭合回路能形成闭合回路(4)有自发进行的氧化还原反有自发进行的氧化还原反应应a、构成条件：2、原 电 池的工作原理(1)有两个活性不同的6 酒精稀H2SO4稀H2SO4ABCDECuSO4 酒精稀H2SO4稀H2SO4ABCDECuSO47原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”失电子失电子氧化反应氧化反应得电子得电子还原反应还原反应b、原、原 电电 池池 工作原理示意图工作原理示意图原电池“负极出电子，电子回正极”失电子得电子b、原 电 池 8简单原电池的正负极和电子流向如何判断？简单原电池的正负极和电子流向如何判断？负极负极（）：是是不活泼金属或非金属不活泼金属或非金属，正极正极（+）：是是活泼金属活泼金属，本身本身失去电子失去电子，发生发生氧化反应氧化反应。进电子进电子，本身不反应，本身不反应，得电子得电子发生发生还原反应还原反应。是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子【思考】【思考】简单原电池的正负极和电子流向如何判断？负极（）：是不活泼金9v想想一一想想用用活活泼泼性性不不同同的的两两种种金金属属作作为为电电极极形形成成原原电电池池时时，较较活活泼泼的的金金属属一一定定是是原原电池的负极吗？电池的负极吗？v提提示示：不不一一定定。如如将将镁镁、铝铝插插入入氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液中中形形成成原原电电池池，镁镁较较活活泼泼，但但因因为为镁镁不与氢氧化钠溶液反应，而铝不与氢氧化钠溶液反应，而铝v与与氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液发发生生氧氧化化还还原原反反应应，铝铝被被氧化是负极，则镁条为正极。氧化是负极，则镁条为正极。想一想用活泼性不同的两种金属作为电极形成原电池时，较活泼10v灵犀一点：v原电池反应的实质是负极发生氧化反应，原电池反应的实质是负极发生氧化反应，失去电子，正极发生还原反应，得到电子。失去电子，正极发生还原反应，得到电子。对于具体问题要具体分析，不能想当然，对于具体问题要具体分析，不能想当然，不然就会落入出题者的陷阱当中，如：不然就会落入出题者的陷阱当中，如：铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活泼性比较强，但泼性比较强，但Fe与浓与浓HNO3发生钝化，发生钝化，而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。镁、铝和镁、铝和NaOH溶液组成原电池，做负溶液组成原电池，做负极的应该是铝，而不是镁。极的应该是铝，而不是镁。灵犀一点：11v盐桥：在盐桥：在U U型管中装型管中装满用饱和满用饱和KClKCl溶液和溶液和琼脂做成的冻胶。琼脂做成的冻胶。n n这种装置能将化学能这种装置能将化学能这种装置能将化学能这种装置能将化学能转变为电能，称为原电转变为电能，称为原电转变为电能，称为原电转变为电能，称为原电池（池（池（池（Primary CellPrimary CellPrimary CellPrimary Cell）盐桥的作用：盐桥的作用：使使ClCl-向锌盐方向移向锌盐方向移动，动，K K+向铜盐方向移动，向铜盐方向移动，使使ZnZn盐和盐和CuCu盐溶液一直盐溶液一直保持电中性，从而使电保持电中性，从而使电子不断从子不断从ZnZn极流向极流向CuCu极。这样可以大大提高极。这样可以大大提高电池效率。电池效率。盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。这种装12知识拓展：知识拓展：原电池是由两个原电池是由两个半电池半电池组成的；半电组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是反应就是半反应半反应即即电极反应。电极反应。所以半电池所以半电池又叫又叫电极电极。知识拓展：原电池是由两个半电池组成的；半电池包括电极材13正极（铜电极）：正极（铜电极）：CuCu2+2+2e+2e-=CuCu 负极（锌电极）：负极（锌电极）：Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+电池反应：电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（总反应）（总反应）原电池正负极的判断方法及电极反应、电池反应的书写原电池正负极的判断方法及电极反应、电池反应的书写原电池正负极的判断方法及电极反应、电池反应的书写原电池正负极的判断方法及电极反应、电池反应的书写正极（铜电极）：电池反应：原电池正负极的判断方法及电极反应、14练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应式。反应式和总反应式。()()()2H+2eH2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2eZn2+Zn+2H+Zn2+H2练习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是15()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e Zn2+2H+2e H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e Fe2+Cu2+2e CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4()()负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn16 ()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2eZn2+Cu2+2eCuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu ()()负极：正极：总反应：Zn2e-Zn217()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Fe2e Fe2+2H+2eH2Fe+2H+Fe2+H2或或 Fe+H2SO4FeSO4+H2()()负极：正极：总反应：Fe2e-Fe2+18Fe+Cu2+=Fe2+Cu 化合价升高失化合价升高失2e-化合价降低得化合价降低得2e-CuSO4FeCu自主活自主活动 请利用：利用：Fe+Cu2+=Fe2+Cu的反的反应原理，原理，设计一个能持一个能持续产生生电流的原流的原电池装置，并写出两个池装置，并写出两个电极上的极上的电极反极反应解析解析 1、根据氧化、根据氧化还原反原反应电子子转移判断移判断电极反极反应。2、根据、根据电极反极反应确定合适的确定合适的电极材料极材料和和电解解质溶液溶液负极：极：Fe2e=Fe2+正极：正极：Cu2+2e=Cu电极：极：负极是极是Fe，正极可以是，正极可以是Cu或或C等。等。电解解质溶液：溶液：CuSO4、FeSO4 FeSO4Fe+Cu2+=Fe2+Cu 化合价升高失2e19v电解解质溶液的溶液的选择v电解解质是是使使负极极放放电的的物物质。因因此此电解解质溶溶液液一一般般要要能能够与与负极极发生生反反应，或或者者电解解质溶溶液液中中溶溶解解的的其其他他物物质能能与与负极极发生生反反应(如如空空气气中中的的氧氧气气)。但但如如果果两两个个半半反反应分分别在在两两个个容容器器中中进行行(中中间连接接盐桥)，则左左右右两两个个容容器器中中的的电解解质溶溶液液应选择与与电极极材材料料相相同同的的阳阳离离子子。如如在在铜锌硫硫酸酸构构成成的的原原电池池中中，负极极金金属属锌浸浸泡泡在在含含有有Zn2的的电解解质溶溶液液中中，而而正正极极铜浸浸泡泡在在含有含有Cu2的的电解解质溶液中。溶液中。电解质溶液的选择202、依探究实验、依探究实验2的原理，按的原理，按：Cu+2AgNOCu+2AgNO3 3=Cu(NO=Cu(NO3 3)2 2+2Ag+2Ag 的反应设计一个能持续产生电流的原电池装置的反应设计一个能持续产生电流的原电池装置,画出装置画出装置图。图。CnSO4AgNO3ACnAg2、依探究实验2的原理，按：Cu+2AgNO3=Cu(NO213.为获得较长时间的稳定电流为获得较长时间的稳定电流,如何将由如何将由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A3.为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-22【小结】【小结】2.两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；1 1.有两个活性不同的电极有两个活性不同的电极有两个活性不同的电极有两个活性不同的电极；二二.构成原电池的基本条件构成原电池的基本条件：一一.原电池原电池：3 3.有可自发发生的氧化还原反应。有可自发发生的氧化还原反应。三三.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：1.用还原性较强的物质用还原性较强的物质(如如:活泼金属活泼金属)作负极作负极,向外电路提供电子向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极用氧化性较强的物质作正极,并在正极上得到电子并在正极上得到电子;2.原电池在放电时原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥盐桥及池内及池内溶溶液中的阴、阳离子液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。合回路。把化学能直接转化为电能的装置。把化学能直接转化为电能的装置。【小结】2.两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；123 正负两极上进出电子总数相等，根据正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒电子守恒原原理可进行许多有关电极反应的计算。理可进行许多有关电极反应的计算。原电池反应跟直接反应差别：原电池反应跟直接反应差别：反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（还原）原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（还原）、负（氧化）两极进行，负极上失去的电子流入正极，、负（氧化）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。从而产生电流。明确以下几点明确以下几点利用原电池原理利用原电池原理 可制作各种电池，如干电池、铅可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池。正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒原理可进行许多有24v【案例1】(2010广东理综)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()正极反正极反应为：Zn2e=Zn2电池反池反应为：ZnCu2=Zn2Cu在外在外电路中，路中，电子从子从负极流向正极极流向正极盐桥中的中的K移向移向ZnSO4溶液溶液ABCDB B【案例1】(2010广东理综)铜锌原电池(如图)工作时，252、用用铜铜片片、银银片片、Cu(NO3)2溶溶液液、AgNO3溶溶液液、导导线线和和盐盐桥桥(装装有有琼琼脂脂KNO3的的U型型管管)构构成成一一个个原原电电池池。以下有关该原电池的叙述正确的是以下有关该原电池的叙述正确的是()在在外外电电路路中中，电电流流由由铜铜电电极极流流向向银银电电极极正正极极反反应应为为Age=Ag实实验验过过程程中中取取出出盐盐桥桥，原原电电池池仍仍继继续续工工作作将将铜铜片片浸浸入入AgNO3溶溶液液中中发发生生的的化化学学反应与该原电池反应相同反应与该原电池反应相同A.BCDC C2、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线26v【案案例例2】(2009福福建建理理综综)控控制制适适合合的的条条件件，将将反反应2Fe32I2Fe2I2设计成成如如下下图所所示示的的原原电池池。下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A反反应开始开始时，乙中石墨乙中石墨电极上极上发生氧化反生氧化反应B反反应开始开始时，甲中石墨甲中石墨电极上极上Fe3被被还原原C电流流计读数数为零零时，反反应达到化学平衡状达到化学平衡状态D电流流计读数数为零后，零后，在甲中溶入在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨固体，乙中石墨电极极为负极极D D【案例2】(2009福建理综)控制适合的条件，将反应2F27v3、依依据据氧氧化化还还原原反反应应2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如下图所示：设计的原电池如下图所示：请回答下列回答下列问题：(1)电极极X的材料是的材料是_；电解解质溶液溶液Y是是_。(2)银电极极为电池的池的_极，极，发生的生的电极反极反应为_；X电极上极上发生的生的电极反极反应为_。(3)外外电路中的路中的电子是从子是从_电极流向极流向_电极。极。铜铜AgNO3溶液溶液正正Age=AgCu2e=Cu2X(Cu)Y(Ag)3、依据氧化还原反应2Ag(aq)Cu(s)=Cu28