化学2017年高考总复习原电池.ppt

第四章 电化学基础,第一节 原 电 池,会理县实验中学 王宗菊,1.,本节要点,构成原电池的条件？,3.,原电池的工作原理？,什么是原电池？,4.,原电池的正负极和电子流向如何判断？,2.,阅读材料 1780年意大利著名生物学家伽伐尼。解剖青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验： 实验1: 用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。 实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐. 他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了论肌肉中的生物电论文，引起广泛关注。,善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器或铁器接触时才发生抽搐？他做了如下实验： 实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐. 实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动. 伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，认为要有两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐。,由此,伏打加以研究,于1799年发明了世界上 第一个电池伏打电池即原电池,伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是 实用电池的开端。,实验探究,请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 分析该反应氧化剂、还原剂及电子转移情况和现象及反应快慢。,CuSO4,一、原电池的工作原理,氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）,结论把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流,电流表指针发生偏转吗？两个电极上及溶液都有什么现象？换成H2SO4现象又如何？,该装置是否构成原电池？电流表指针发生偏转吗？铜电极上有什么现象？,实验探究1,实验探究2,指针偏转，锌片逐渐溶解，铜片质量增加， 溶液颜色变浅速度较快。,是原电池，指针不偏转，铜极增重。,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属。（一定吗？） 正极：较不活泼的金属、石墨等,判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,形成条件三：必须形成闭合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e- =Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,回顾旧知 1、原电池 的装置。 原电池反应的本质是发生_ _反应。 2、原电池的构成条件： 3、原电池正、负极规律 负极电子 的极。通常是活泼性 的金属，发生 反应 正极电子 的极。通常是活泼性 的金属或非金属导体，发生 反应,流出,较强,氧化,流入,较弱,还原,有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体） 电解质溶液 构成闭合回路 能自发地发生氧化还原反应,将化学能转变为电能,氧化还原,电流表指针发生偏转吗？指针稳定吗？两个电极上都有什么现象？效率高吗？,电流表指针发生偏转，但不稳定。放电时间短效率低，两个电极上都有红色物质生成,思考：如何才能得到持续稳定的电流？将锌片与铜片隔离。,分析： 由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，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，也就没有电流产生。,硫酸锌溶液,硫酸铜溶液,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液,此装置优点：能稳定长时间放电,工作原理,外电路：Zn失去电子沿导线通过电流表进入 铜片 内电路： Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，盐桥中的Cl会移向ZnSO4溶液；同时Cu2+获得电子成为金属沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因SO42相对增加而带负电，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，从而形成闭合回路。,将化学能转变为电能的装置,1.组成两个半电池左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,盐桥的作用,让溶液始终保持电中性 代替两溶液直接接触使两个烧杯中的 溶液连成一个通路,盐桥：饱和 KCl 溶液(以琼 胶制作成冻胶),原电池,二、电极反应式的判断和书写,（1）. 原电池两极的判断：若给出装置则与电解液反应的一极为负极，若给出总反应方程式则分析反应中有关物质元素化合价的变化，确定原电池的正极和负极。 （2）书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性： 化学反应方程式=正极反应方程式+负极反应方程式。 （3）. 在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒。 （4）. 介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在一定介质中进行，介质常常参与电极反应。在酸性介质中，H+可能反应，在碱性介质中，OH可能反应。,判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。,Cu C,FeCl3溶液,负极： Cu 失电子 Cu - 2e- = Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2,先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应,拆成离子方程式：,Cu + 2Fe3 = Cu2 + 2Fe2,根据化合价升降判断正负极,1.简单原电池电极方程式的写法,请写出右边原电池的电极方程式。,总反应方程式：电极与电解液反应的方程式,负极：Al，失e- 2Al - 6e 2Al3+,2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O,负极总反应： 2Al +8OH- 6e 2AlO2- + 4H2O,正极：总反应负极反应,6H2O 6e 6OH 3H2,拆成离子方程式：,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,根据化合价升降判断正负极,2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,2.燃料电池电极方程式的写法 总反应： 实际上就是燃料的完全燃烧。 负极（通入燃料）： 为燃料失去电子的氧化反应， 正极（通入氧化剂）： 为氧化剂得到电子的还原反应。 以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例,负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: 总反应负极反应,总反应：2H2+ O22H2O,负极: H2 失e,4H+ + 4OH- 4H2O,2H2 - 4e- 4 H,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,三、原电池的设计,（一）负极参与的电池： 活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极 （二）两极均不参与电池： 惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Fe2(SO4 )3、FeCl3等,负极： 正极： 电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属活动性强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,四、原电池的主要应用：,5.解释某些化学现象,(1)比较金属活动性强弱。,例1：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2 ：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（ D ）,原电池原理应用：,例4：,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,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH值变_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+ 2eH2,大,0.015,原电池原理应用：,(5)原电池原理的综合应用,例6：市