原电池原理,电极反应式.ppt

第四章 电化学基础,第一节 原电池,一、原电池： 将化学能转化为电能的装置,思考：在如下图所示的8个装置中， 属于原电池的有_。,能自发进行氧化还原反应（本质） 两个活泼性不同的电极 有电解质溶液 形成闭合回路,1、原电池的构成条件:,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,SO42-,原电池工作原理,2、原电池工作原理,电极及反应： 负极：电子流出或电流流入的极，氧化反应 正极：电子流入或电流流出的极，还原反应 电荷流向： 电子：负极正极 电流：正极 负极 离子：阴离子 负极 阳离子 正极 放电现象： 负极：溶解或减轻 正极：增重或放出气泡,正负极的判断方法（优化设计）,电子流出或电流流入的一极 电子流入或电流流出的一极,负极 正极,较活泼的一极 较不活泼的一极,负极 正极,根据电 子或电 流流向 根据电极材料 根据原电池电极 发生的反应,负极 正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,根据电极反应现象 根据溶液中离子移动的方向,溶解或减轻的一极 增重或放出气泡的一极,阴离子移向的一极 阳离子移向的一极,负极 正极,负极 正极,石墨,Al,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习1,Mg,Fe,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习2,提出问题： 左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有 什么改进措施？,造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直 接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液 中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少 量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表 面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌 表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。 当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原 电池了，也就没有电流在产生。,改进措施？,将锌片与硫酸铜溶液隔离,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,不与锌反应的溶液，一般加金属对应的盐溶液。,盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂 K+和Cl-在盐桥中能移动,盐桥,盐桥的作用：1.勾通内电路 2.平衡电荷，使溶液呈电中性,SO42,Zn2+,e e,SO42,Cu2+,K+,盐桥工作示意图,Cu,Zn,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,Cl,K+,K+,Cl,K+,K+,K+,Cl,Cl,K+,Cl,Cl,Cl,锌半电池,铜半电池,电极反应： 负极： 正极： 总反应：,Cu2+2e- =Cu,Zn2e- =Zn2+,Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu,锌铜原电池（盐桥）,3、工作原理：,知识小结,二. 有盐桥的原电池：,1、盐桥的成分： 通常装有含KCl饱和溶液的琼脂 Cl-移向负极，K+移向正极 （使烧杯中的溶液呈电中性） 2、盐桥的作用： 勾通内电路; 平衡电荷，使溶液呈电中性,负极： 正极： 总反应：,Zn2e- =Zn2+ 氧化反应,Cu2+2e- =Cu 还原反应,Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu,银半电池,铜半电池,电极反应： 负极： 正极： 总反应：,Cu 2e- = Cu2+,2Ag + +2e- =2Ag,Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag,铜银原电池（盐桥）,AgNO3溶液,CuSO4溶液,问题解决,知识递进,优点：,1.有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应， 增加了原电池的使用寿命,2.离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，电流持续稳定 ， 提高了原电池的使用效率,补：特殊原电池：,Mg,Al,NaOH,补：特殊原电池：,Cu,Fe或Al,浓HNO3,补：特殊原电池：(钢铁的腐蚀再讲）,Cu,Fe,NaCl溶液,空气,A,三、原电池原理的应用,1、加快氧化还原反应的速率,2、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中，B极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将Cu浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（ ） 、 、 、 、,B,2、比较金属活动性强弱,3、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,3、金属腐蚀快慢比较及金属的保护,4、下列化学反应有可能设计成原电池的是（ ）,B、D,A、CaCO3 + 2HCl CaCl2+CO2+H2O,B、Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,C、Na2SO3+2H2SO4 Na2SO4+SO2+H2O,D、CH4+2O2 CO2+2H2O,4、设计电池、寻求和制造化学电源,原电池的设计方法归纳：,1、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个 反应，分别做原电池的负极和正极。,2、确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极，(如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极)；发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。,3、确定电解质溶液：一般选用反应物中的电解质溶液,4、构成闭合回路,理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。,请根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个原电池,思考与交流,拓展加深：利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,(高考真题）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 电极 流向 电极。,Cu,AgNO3,正,X,Ag,Cu 2e- = Cu2+,2Ag+ + 2e- = 2 Ag,某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：,实验1、2中 Al所作的电极是否相同？,写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。,某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：,实验4中 Al做正极还是做负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。,解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？,根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作 负极受到哪些因素的影响。,化学电源（见课本）,碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（l）Zn（OH）2（s）+MnOOH（s），下列说法错误的是（ ） A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为： 2MnO2（s）+2H2O（l）+2e- =2MnOOH（s）+2OH-（aq） C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负 极 D外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论 上减小6.5g,C,生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是： 2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4，下列对铅蓄电池的说法错误的是（ ） A.需要定期补充硫酸 B.工作时铅是负极，PbO2是正极 C.工作时负极上发生的反应是： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 D.工作时电解质的密度减小,A,一种甲醇、氧气作电极，强碱溶液作电解质的新型手机电池，可