2011年高二化学课件：1.3《第1课时原电池工作原理》(鲁科版选修4).ppt

第3节 化学能转化为电能电池,第1课时 原电池工作原理,1了解原电池的工作原理。 2掌握构成原电池的条件。 3会设计原电池。,一、铜锌原电池的实验探究 1装置,2盐桥 (1)成分：KCl饱和溶液。 (2)离子移动方向：Cl移向 溶液；K移向 溶液。 (3)作用 使两个半电池溶液连成一个通路。 使两溶液保持电中性。,ZnSO4,CuSO4,3实验现象,偏转,偏转,减少,减少,增加,增加,4.实验分析及电极反应,失电子,负极,氧化反应,还原反应,溶液中Cu2 得电子,正极,Cu22e Cu,ZnZn2 2e,负极,正极,二、原电池 1定义：将 转化为 的装置。 2构成条件 (1)由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极，一般较活泼金属作 ，较不活泼金属或非金属作 。 (2)两电极必须同时浸在 中。 (3)两电极之间要用导线(或盐桥)形成 。 (4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。,化学能,电能,负极,正极,电解质溶液,闭合回路,3工作原理(以铜锌原电池为例),开放探究 (1)构成原电池的化学反应有何特点？ (2)如何用反应2Fe3Fe=3Fe2设计原电池？ 提示： (1)必须是自发的氧化还原反应，原电池是化学能转化为电能的装置，发生的反应必定是放热反应，即反应的焓变小于零。 (2) (其他答案合理也可),1在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( ) AH2SO4(aq)BaCl2(aq)=2HCl(aq)BaSO4(s) H0 B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H0 C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H0 D3Cu(s)8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)2NO(g)4H2O(l) H0,解析： 用于设计成原电池的反应一般为放热的、可以自发进行的氧化还原反应，所以A不能，因为A为复分解反应，是非氧化还原反应。 答案： A,2将铜和锌用导线连接插入到盐酸中，关于该装置的叙述，正确的是( ) A锌是负极，铜的表面有气泡 B电子从铜极经外电路流向锌极 C溶液中Cl向铜极移动 D溶液的pH基本没有变化,解析： B项锌失去电子，电子从负极流向正极，电流方向与电子流向相反，B错；原电池中阴离子流向负极，C错；H在正极得电子生成H2，所以溶液中H浓度降低，pH增大。 答案： A,3在下图中的8个装置中，属于原电池的是_。,解析： 构成原电池要有四个基本条件。a.电解质溶液；b.两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c.能自发地发生氧化还原反应；d.形成闭合回路。符合条件。 答案： ,一、正、负极的判断 1由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 2根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 3根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。,4根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。 5根据电极是否被溶解判断：被溶解的电极为负极，增重或有气泡产生的电极为正极。,原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；而镁铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝为负极，镁为正极。,(2011宁波高二质检)如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( ),由M棒变粗知M棒表面析出金属，发生还原反应，应为原电池的正极；同理由N棒变细知N棒为负极。再根据原电池的构成条件知，金属活性NM，故A、D项不符合题意。B项的正极反应为：2H2eH2，不符合题意。C项：负极反应为ZnZn22e，正极反应为2Ag2e2Ag，符合题意。 答案： C,1剪约6 cm长、2 cm宽的铜片、铝片各一片，分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上(间隔2 cm)。将铜片与铝片分别和电流表的两接线柱相连，电流表指针调在中间位置。取两个50 mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40 mL的浓硫酸，在另一只烧杯中注入40 mL 0.5 molL1的硫酸溶液。试回答下列问题(已知电流表指针偏转方向与电子流向一致)：,(1)两电极同时插入稀硫酸中，电流表指针偏向连接_(填“铝”或“铜”)的接线柱。 (2)两电极同时插入浓硝酸时，电流表指针偏向连接_(填“铝”或“铜”)的接线柱，此时铝是_(填“正”或“负”)极。 答案： (1)铝 (2)铜 正,二、原电池的设计 以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为例，设计一个原电池。 1确定电极反应将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极，电极反应式为： 负极：CuCu22e 正极：2Fe32e2Fe2,2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(如H2)或溶液中的还原性离子，可作惰性电极(如Pt、碳棒)做负极。 发生还原反应的电极材料必须比负极材料不活泼。 本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。 3确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液做电解液。,4构成闭合回路，画出示意图。,(合理即可),依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)，设计一个最简单的原电池。 (1)在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为_，电极反应式为_； 负极为_，电极反应式为_。,(2)该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如图所示： 请回答下列问题： 电极X的材料是_，Y的材料是_，电解质溶液Z是_。 盐桥的作用是_。 外电路中的电子是从_电极流向_电极。,本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计思路，理解带盐桥的原电池的组成原理。根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)： CuCu22e，2Ag2e2Ag；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Ag得到负极失去的电子，一般用不能还原Ag的材料如Pt或碳棒等，电解质溶液只能用含Ag的电解质溶液如AgNO3溶液。在带盐桥的原电池组成半电池时，注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应，如Cu2/Cu或Ag/Ag。,答案： (1)实验装置图如图： Pt 2Ag2e2Ag Cu CuCu22e (2)Cu Ag AgNO3 将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导 Cu Ag,2一个原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，该电池材料及电解质溶液可能是(双选)( ),解析： 原电池总反应：ZnCu2=Zn2Cu，可得出其负极反应：ZnZn22e(氧化反应)，正极反应：Cu22eCu(还原反应)，发生氧化反应的一极是原电池负极，发生还原反应的一极为原电池正极，因此负极材料只能是Zn。正极为Cu2得电子还原成铜，电解质应为可溶性铜盐，正极材料为活泼性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。 答案： CD,1(2010余姚高二质检)以下能形成原电池的是( ),A B C D 解析： 水果中有电解质溶液，如果酸等。符合原电池的构成条件。 答案： C,2关于如图所示装置的叙述，正确的是( ) A铜是阳极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原 解析： 从图中看出装置是原电池，Zn较活泼，发生失电子的氧化反应，是负极，电子由Zn流向Cu，溶液中的H在铜片上得电子，发生还原反应生成H2，电流方向与电子流向相反，从铜片经导线流向锌片。 答案： D,3某原电池，将两金属X、Y用导线连接，同时插入相应的电解质溶液中，发现Y电极质量增加，则可能是下列情况中的( ) AX是负极，电解质溶液为CuSO4溶液 BX是负极，电解质溶液为稀H2SO4溶液 CX是正极，电解质溶液为CuSO4溶液 DX是正极，电解质溶液为稀H2SO4溶液,解析： 将金属X、Y用导线连接，同时，插入相应的电解质溶液中，构成原电池。负极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，溶液中的阳离子在正极得电子而被还原，若使Y极质量增加，四个选项中，只有A正确；X是负极；Y是正极，电解质是CuSO4溶液。 答案： A,4(2011马鞍山高二质检)对于锌铜稀H2SO4组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是( ) 锌片溶解了32.5 g 锌片增重32.5 g 铜片上析出1 g H2 铜片上析出1 mol H2 A和 B和 C和 D和,解析： 锌片做负极，电极反应为ZnZn22e，所以导线中有1 mol电子通过时，锌片溶解了32.5 g；铜片做正极，电极反应为2H2eH2，所以导线中有1 mol电子通过时，铜片上析出氢气0.5 mol (1g)。 答案： A,5(2011石狮高二质检)已知：直流电池、导线 电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝。 电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、盐酸。 按要求回答下列问题： (1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因_。 (2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？_，若能，请写出电极反应，负极_，正极_。,解析： 此题考查的是原电池原理，只要有两种活泼性不同的电极相连，另有电解质溶液且构成闭合回路就