高中化学 第1章 第3节 第1课时 原电池的工作原理课件 鲁科版选修4.ppt

考向三 考向一 第3节化学能转化为电能电池 第1课时原电池的工作原理 晨背关键语句 理解教材新知 应用创新演练 把握热点考向 考向二 第1章化学反应与能量转化 知识点二 知识点一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 1 判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓住 一看二标 一看是否有自发的氧化还原反应 二标是以构成原电池的三个条件为标准 两个活动性不同的电极 插入电解质溶液 形成闭合回路 2 正极材料活泼性 负极材料活泼性 正极通常具备特定的现象 有气体生成 电极质量增加或不变等 负极通常不断溶解 质量减小 3 设计原电池的基本思路 先将氧化还原反应拆分为两个半反应 即氧化反应和还原反应 然后根据构成原电池的条件 选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液 将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路 即可成功设计原电池 1 原电池 以铜锌原电池为例 1 装置 2 实验现象 减少 增加 减少 增加 3 实验分析 zn cu 负 正 化学 电 2 原电池的工作原理外电路中电子由极流向极 内电路 电解质溶液 中阴离子移向极 阳离子移向极 电子发生定向移动从而形成电流 实现了能向能的转化 3 铜锌原电池电极反应及电池反应负极 正极 电池反应 负 正 负 正 化学 电 zn 2e zn2 cu2 2e cu zn cuso4 znso4 cu 4 组成原电池的条件 1 不同的两块电极材料 金属和金属或金属和非金属 2 电极均与接触 3 形成闭合电路 4 能自发地发生反应 活动性 电解质溶液 氧化还原 1 原电池正 负极的判断方法 2 盐桥的作用 通过离子在盐桥中的定向移动 使两个隔离的电解质溶液连接起来 可使电流持续传导 使用盐桥是将两个半电池完全隔开 使副反应减至最低程度 可以获得单纯的电极反应 有利于最大程度地将化学能转化为电能 3 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mg al电极在稀硫酸中构成原电池时 mg作负极 al作正极 但若以naoh溶液为电解质溶液 则al为负极 mg为正极 1 下列装置中 能构成原电池的是 解析 酒精为非电解质 a错误 选项b中未使用盐桥 没有形成闭合回路 c项中两个电极材料相同 不能形成原电池 依据原电池的构成条件可知d正确 答案 d 1 加快氧化还原反应的速率如实验室用zn和稀硫酸 或稀盐酸 反应制h2 常用粗锌 它产生h2的速率快 原因是粗锌中的杂质 锌和稀硫酸的溶液形成原电池 加快了锌的腐蚀 使产生h2的速率加快 2 比较金属的活动性强弱如有两种金属a和b 用导线连接后插入到稀硫酸中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 根据电极现象判断出a是负极 b是正极 一般情况下 由原电池原理可知 金属活动性a b 即原电池中 活动性强的金属为负极 活动性弱的金属为正极 3 设计原电池设计原电池时要紧扣原电池的构成条件 1 首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应 2 根据原电池的电极反应特点 结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液 电极材料的选择 在原电池中 选择还原性较强的物质作为负极 氧化性较强的物质作为正极 并且 原电池的电极必须导电 电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应 或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应 如空气中的氧气 但如果两个半反应分别在两个容器中进行 中间连接盐桥 则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子 如在锌 铜 硫酸构成的原电池中 负极金属锌浸泡在含有zn2 的电解质溶液中 而正极金属铜浸泡在含有cu2 的溶液中 3 按要求画出原电池装置图 4 注意事项 设计原电池有以下两个关键点 a 电解质溶液 一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质 如o2 与负极反应 b 电极材料 一般较活泼的金属作负极 较不活泼的金属或非金属作正极 设计原电池时 若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液 可用水做电解质 但为了增强其导电性 通常加入强碱或一般的强酸 如燃料电池 水中一般要加入koh或h2so4 2 设计原电池zn 2fe3 zn2 2fe2 在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图 标出电极材料 电解质溶液 负极 电极反应 正极 电极反应 解析 分析元素化合价的变化可知 zn为负极 比zn活泼性差的金属或非金属石墨等作正极 选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液 答案 znzn 2e zn2 pt2fe3 2e 2fe2 例1 下列装置中 电流表指针能发生偏转的是 解析 a项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应 不能构成原电池 a项错误 b项中冰醋酸不导电 不构成原电池 b项错误 c项中装置符合构成原电池的条件 但两极直接接触 相当于短路 因此电路中无电流 c项错误 答案 d 原电池电极反应式的书写 1 先分析有无外接直流电源 无外接直流电源的可能是原电池 2 然后依据原电池的形成条件判断装置是否为原电池 方法如下 提示 电流表指针能发生偏转 因为醋酸水溶液为电解质溶液 符合原电池的构成条件 1 b项中若将冰醋酸改为醋酸水溶液 电流表指针能 否发生偏转 例2 2010 广东高考 铜锌原电池 如图 工作时 下列叙述正确的是 a 正极反应为zn 2e zn2 b 电池反应为zn cu2 zn2 cuc 在外电路中 电子从负极流向正极d 盐桥中的k 移向znso4溶液 解析 电池的正极得电子 a选项错误 结合该电池的装置图可知 该过程中的氧化还原反应为zn cu2 zn2 cu b选项正确 外电路中 电子从负极流向正极 c选项正确 左烧杯中由于zn失去电子形成zn2 使得该烧杯中正电荷的离子增加 为维持电中性 k 应该通过盐桥流向cuso4所在的右烧杯 d选项错误 答案 bc 1 一般电极反应式的书写 2 复杂电极反应式的书写 3 题目给定总反应式 分析化合价 确定电极反应物与产物 按照负极发生氧化反应 正极发生还原反应的原理 写出正 负电极的反应物与产物 在反应式的左边写出得失电子数 使得失电子守恒 根据质量守恒配平电极反应式 2012 苏州模拟 将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中 并经过一段时间后 下列叙述中正确的是 a 负极有cl2逸出 正极有h2逸出b 负极附近cl 的浓度减小c 正极附近cl 的浓度逐渐增大d 溶液中cl 的浓度基本不变 解析 在该原电池中 fe为负极 电极反应为fe 2e fe2 ag为正极 电极反应为2h 2e h2 cl 移向负极 但整个溶液中cl 的浓度基本保持不变 d正确 答案 d 例3 把a b c d四块金属片浸入稀硫酸中 用导线相连组成原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连时 电流由d到c a c相连时 c极上产生大量气泡 b d相连时 b极上有大量气泡产生 则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a 解析 根据原电池原理 作为负极的金属的活动性比正极金属的活动性强 电子流动方向是负极流向正极 电流方向与电子流动方向相反 溶液中的h 在正极上得电子生成h2 因此可依次作出如下判断 活动性a b c d a c d b 综合得到结论 金属活动性顺序为a c d b 所以b项正确 答案 b 利用原电池原理比较a b两种金属活动性强弱的方法 将金属a和b用导线相连后插入稀h2so4或b的可溶性盐溶液中 观察到a极溶解 b极上产生