江苏省邳州市第二中学高中化学《4.1 原电池》课件 鲁科版选修4.ppt

第一节原电池 学习目标1 了解原电池的工作原理及构成条件 2 能够正确判断原电池的正负极 3 能写出电极反应式和电池反应方程式 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练 第一节原电池 课前自主学案 课前自主学案 一 原电池1 原电池原理 以锌铜原电池为例 原电池是利用 反应原理将 能转化为 能的装置 氧化还原 化学 电 2 原电池形成的条件 1 两个活泼性不同的电极相对活泼的金属作 较不活泼的金属或能导电的非金属作 2 溶液 3 形成 回路 4 能自发地发生 反应 负极 正极 电解质 闭合 氧化还原 思考感悟1 盐桥内盛放的是什么物质 其作用是什么 提示 盐桥内通常装有含有琼胶的kcl饱和溶液 因盐桥能使离子自由通过 故盐桥的作用是 1 使整个装置构成通路 代替两溶液直接接触 2 平衡电荷 二 原电池的设计理论上 能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池 实际设计时应注意以下几方面 1 外电路负极 的物质 正极2 内电路将两极浸入 溶液中 使正 负离子作 还原性较强 电解质 定向运动 3 闭合电路 思考感悟2 镁 铝和naoh溶液组成原电池 作负极的应该是哪种金属 为什么 提示 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 哪个电极与电解质溶液更易反应而失电子 就是原电池的负极 不一定是较活泼的金属作负极 而要看是否发生氧化反应 镁 铝和naoh溶液组成的原电池中 铝能与naoh溶液反应 而镁尽管较为活泼但它不与naoh溶液反应 所以铝为原电池的负极 解析 选c c装置不能形成闭合回路 解析 选a 自发氧化还原反应理论上都可以设计成相应的原电池 但是a的反应为非氧化还原反应 所以不能设计成原电池 3 2011年广东汕头高二检测 现有铁片 某电极和稀硫酸 用导线连接成原电池 若使得铁片溶解 而在另一电极上有大量气泡冒出 则这种电极材料可以是 锌片 铜片 铁片 石墨棒a b c d 解析 选d 若使得铁片溶解 而在另一电极上有大量气泡冒出 则此电极应为原电池的正极 其活泼性应比铁差 课堂互动讲练 1 原电池的判定先分析有无外接电源 无外接电源的可能为原电池 然后依据原电池的形成条件分析判断 主要是 四看 一看电极 两极为导体且存在活泼性差异 燃料电池的电极一般为惰性电极 二看溶液 两极插入电解质溶液中 三看回路 形成闭合回路或两极直接接触 四看本质 有无自发的氧化还原反应发生 2 原电池正 负极的判断方法 特别提醒 1 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 但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液 则铝为负极 镁为正极 2 原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应 一般地 负极是活泼的金属材料 但有的两极都参与化学反应 如可充电电池 有的两电极材料都不参与化学反应 如氢氧燃料电池 2011年湖南长沙调研 将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的是 a 两烧杯中铜片表面均无气泡产生b 甲中铜片是正极 乙中铜片是负极c 两烧杯中溶液的ph均增大d 产生气泡的速度甲比乙慢 思路点拨 解答本题要注意以下两点 1 甲符合构成原电池的条件 能构成原电池 2 乙没有形成闭合回路 不能构成原电池 解析 答案 c 规律方法 判断一装置是否属于原电池 看是否符合构成原电池的条件 符合构成原电池的条件即为原电池 然后 再根据原电池原理解答正负极的确定 电极反应 电子流向或电流方向等 变式训练1 2011年哈尔滨高二检测 下图是zn和cu形成的原电池 某实验兴趣小组做完实验后 在读书卡片上记录如下 在卡片上 描述合理的是 a b c d 原电池有两个电极 一个是正极 一个是负极 判断正极和负极的方法是 1 由组成原电池两极的电极材料判断 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移动方向判断 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 依据现象判断 溶解的一极为负极 质量增加或者有气体放出的一极为正极 特别提醒 1 mg al naoh溶液构成的原电池 al为负极 2 fe 或al cu 浓硝酸构成的原电池 cu为负极 思路点拨 解答本题要注意以下两点 1 由氧化还原反应确定正负极 2 根据反应物和产物确定电极反应式 答案 c 易误警示 判断原电池电极类型的误区判断电极时 不能简单地依据金属的活泼性来判断 要看反应的具体情况 如 1 al在强碱性溶液中比mg更易失电子 al作负极 mg作正极 2 fe al在浓hno3中钝化后 比cu等金属更难失电子 cu等金属作负极 fe al作正极 变式训练2有甲 乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序 两人均使用镁片和铝片作电极 但甲同学将电极放入6mol l的h2so4溶液中 乙同学将电极放入6mol l的naoh溶液中 如图所示 下列关于电极的判断正确的是 a 甲中镁作负极 乙中镁作负极b 甲中镁作负极 乙中铝作负极c 甲中铝作正极 乙中铝作正极d 甲中镁作正极 乙中铝作正极解析 选b 甲中在酸性溶液中金属镁较金属铝容易失去电子 所以甲中金属镁作为原电池的负极 而乙中在碱性溶液中金属铝较金属镁更容易失去电子 所以乙中金属铝作为原电池的负极 1 加快氧化还原反应的速率例如 在锌与稀硫酸反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的速率加快 2 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 3 比较金属活动性强弱例如 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 由原电池原理可知 金属活动性a b 4 用于金属的防护如要保护一个铁闸 可用导线将其与一锌块相连 使锌作原电池的负极 铁闸作正极 5 设计化学电池例如 以2fecl3 cu 2fecl2 cucl2为依据 设计一个原电池 1 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的电极反应式 负极 cu 2e cu2 正极 2fe3 2e 2fe2 2 确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 如为气体 如h2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如pt 碳棒 作负极 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼 本例中可用铜棒作负极 用铂丝或碳棒作正极 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溶液作电解液 4 构成闭合电路 特别提醒 设计原电池时 若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液 可用水作电解质 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 已知电极材料 铁 铜 银 石墨 锌 铝 电解质溶液 cucl2溶液 fe2 so4 3溶液 硫酸 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 请写出电极反应式 负极 正极 若不能 后两空不填 3 设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池 要求画出装置图 需标明电极材料及电池的正 负极 思路点拨 解答该题要注意以下三点 1 原电池的负极金属失电子而被腐蚀 2 自发的氧化还原反应都可以设计成原电池 3 画原电池装置图时要注意电解质溶液的表示 解析 1 当cu al导线连接时 接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀 2 因为fecl3能与cu发生反应 2fecl3 cu 2fecl2 cucl2 因此根据给出条件可以设计成原电池 其负极为cu 反应为cu 2e cu2 正极为石墨 电极反应为2fe3 2e 2fe2 3 因为反应为fe h2so4 feso4 h2 所以负极为fe 正极可为cu ag或石墨 电解质为稀硫酸 即可画出装置图 答案 1 二者连接在一起时 接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀 2 能cu 2e cu2 2fe3 2e 2fe2 3 互动探究若 2 题中电极材料选铜和铁 则正 负极反应发生变化了吗 若改变 则应如何书写 提示 因为铁比铜活泼 故此时负极为fe 电极反应为 fe 2e fe2 铜为正极 电极反应为2fe3 2e 2fe2 总电池反应为fe 2fe3 3fe2 变式训练3利用反应zn 2fecl3 zncl2 2fecl2设计一个原电池 在下图方格内画出实验装置图 并指出正极材料为 电极反应式为 负极材料为 电极反应式为 解析 一般来说 自发的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池 具体设计时 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 将zn 2fecl3 zncl2 2fecl2拆分为 zn 2e zn2 氧化反应 和2fe3 2e 2fe2 还原反应 结合原电池的电极反应特点分析可知 该电池的负极应为锌 则正极所用材料活泼性应比锌弱 为保证fe3 在正极得电子 则电解质溶液为fecl3等易溶的铁盐溶液 答案 pt 或石墨 2fe3 2e 2fe2 znzn 2e zn2 探究整合应用 原电池原理在高科技上的应用抓住原电池的工作原理 即负极失电子 正极得电子 常见的有关信息题都会给出一新型电池进行设问 此类问题只要掌握原电池的本质就可迎刃而解 2009年高考海南卷 li socl2电池可用于心脏起搏器 该电池的电极材料分别为锂和碳 电解液是lialcl4 socl2 电池的总反应可表示为 4li 2socl2 4licl s so2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 2 电池正极发生的电极反应为 3 socl2易挥发 实验室中常用naoh溶液吸收socl2 有na2so3和nacl生成 如果把少量水滴到socl2中 实验现象是 反应的化学方程式为 4 组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行 原因是 思路点拨 原电池的负极失电子 发生氧化反应 正极得电子 发生还原反应 因此只要根据化合价的变化判断出氧化剂和还原剂 就可确定电极材料及电极反应式 解析 1 根据该电池的总反应 可知li发生氧化反应 li e li 作为负极材料 2 正极为socl2放电 电极反应为 2socl2 4e 4cl s so2 3 根据na