高中化学 第四章 电化学基础 4.1 原电池课件 新人教版选修4 (2).ppt

第四章电化学基础 第一节原电池 阅读思考 自主检测 任务一 认真阅读教材第71页的内容 思考回答下列问题 自主学习电流的获得 1 将锌片放入cuso4溶液中 可看到铜被置换出来 为什么反应时会放出热量 但没有电流产生 提示在此反应中 zn原子把电子直接给了在溶液中与之接触的cu2 被氧化成zn2 进入溶液 而cu2 在锌片上直接得到电子 被还原成cu 相当于短路 所以反应时 有热量放出来 得不到电流 阅读思考 自主检测 2 为什么锌片与cuso4溶液在下图所示装置中反应 就有电流产生 锌铜原电池装置 阅读思考 自主检测 任务二 认真阅读教材第71页到第72页的内容 思考回答下列问题 自主学习原电池原理 1 实验4 1的实验目的是什么 实验过程中 需要哪些仪器和药品 提示实验目的为探究原电池工作原理 需要的实验用品有烧杯 2个 电流计 导线 盐桥 锌片 铜片 znso4溶液 cuso4溶液 2 什么是盐桥 盐桥的作用是什么 提示装有含琼脂的kcl溶液的玻璃弯管 其作用是连接两种溶液 形成通路 阅读思考 自主检测 1 关于cu zn 稀硫酸原电池中 下列说法在理论上正确的是 a cu为正极 有气泡产生 发生氧化反应b zn为正极 有气泡产生 发生还原反应c cu为负极 无气泡产生 发生还原反应d zn为负极 无气泡产生 发生氧化反应答案 d2 如图所示的装置能构成原电池产生电流的是 答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 探究问题实验目的 研究原电池的工作原理 实验装置 实验现象 有盐桥存在时 锌片不断溶解 电流计指针发生偏转 铜片不断增厚 取出盐桥后 电流中断 指针迅速回零 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 1 有盐桥时 电流计指针发生偏转 说明有电流产生 该电流是如何产生的 产生电流的过程中 锌片 铜片上分别发生了什么变化 如何用电极反应式表示这一变化 从氧化还原反应的角度分析 各发生了氧化反应还是还原反应 提示当有盐桥存在时 在znso4溶液中 锌片逐渐溶解 即zn被氧化 zn失去电子 形成zn2 进入溶液 用电极反应式表示为zn 2e zn2 从锌片上释放出的电子 经过导线流向铜片 cuso4溶液中的cu2 从铜片上得到电子 被还原为cu并沉积在铜片上 用电极反应式表示为cu2 2e cu 随着反应的进行 左边烧杯的溶液中c zn2 增大 右边烧杯的溶液中c cu2 减小 同时 盐桥中的cl 会移向znso4溶液 k 会移向cuso4溶液 使znso4溶液和cuso4溶液均保持电中性 氧化还原反应得以继续进行 从而使原电池不断地产生电流 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 2 取出盐桥后 电路为什么会中断 提示取出盐桥后 由于zn失去电子成为zn2 进入溶液 使znso4溶液因zn2 增加而带正电 同时cu2 获得电子成为金属铜沉积在铜片上 使cuso4溶液因相对增加而带负电 这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片 造成电流中断 构不成原电池 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 知识点拨1 原电池 1 定义 将化学能转化为电能的装置 2 实质 利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能 2 原电池工作原理 以铜锌原电池为例 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 3 原电池形成的条件 1 两个活动性不同的电极 活动性较强的金属作负极 活动性较弱的金属或能导电的非金属作正极 2 电解质溶液 3 形成闭合回路 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 4 两种原电池的比较甲装置所示原电池俗称单液原电池 锌片 铜片用导线相连后 都插入到稀硫酸中 所以 锌片上失去的电子一部分通过导线流向铜片 形成电流 还有一部分 直接传递给溶液中碰撞到锌片上的氢离子 这一部分电子不形成电流 这种原电池供电效率不高 且电流在较短时间内就会衰减 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 乙装置所示原电池俗称双液原电池 锌片 铜片用导线相连后 锌片插入znso4溶液中 铜片插入稀硫酸中 这样就避免了锌片与稀硫酸的直接接触而发生反应造成的电能损失 锌失去的电子全部通过导线流向铜片 这种原电池供电效率高 且能提供较稳定的电流 特别说明 盐桥的作用盐桥中通常装含有琼脂的kcl饱和溶液 当盐桥存在时 使两个半电池中的溶液连成一个通路 随着反应的进行 盐桥中的cl 向硫酸锌溶液方向移动 k 向稀硫酸方向移动 使硫酸锌溶液和稀硫酸一直保持电中性 氧化还原反应得以继续进行 从而使电子不断从锌极流向铜极 能持续 稳定地产生电流 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 考向一原电池正负极判断及电极反应式的书写 例题1 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 发生的电极反应式为 x电极上发生的电极反应式为 3 外电路中的电子是从极流向极 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 规律方法点拨判断原电池正 负极的方法 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验1锌铜原电池装置如图所示 其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过 下列有关叙述正确的是 a 铜电极上发生氧化反应b 电池工作一段时间后 甲池的c 减小c 电池工作一段时间后 乙池溶液的总质量增加d 阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动 保持溶液中电荷平衡 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 答案 c 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 考向二原电池的设计 例题2 某原电池总反应的离子方程式为2fe3 fe3fe2 能实现该反应的原电池是 a 正极为cu 负极为c 电解质为fecl3溶液b 正极为c 负极为fe 电解质为fe no3 3溶液c 正极为fe 负极为zn 电解质为fe2 so4 3溶液d 正极为ag 负极为fe 电解质为cuso4溶液 解析 将总反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应 电极反应式 即为负极 然后根据原电池的构成条件确定正 负极材料和电解质溶液 因此 本题负极必是fe 正极可为比fe活动性弱的金属或非金属导体 电解质溶液为含fe3 的盐溶液 所以b项正确 答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 规律方法点拨 1 设计原电池原理 原电池是一种将化学能转化为电能的装置 因此只有放热的氧化还原反应才可以设计成原电池 在电池中 通过电极和导线将电子转移变成了电子的定向移动 将氧化反应和还原反应分到两个电极上进行 使其成为两个 半反应 2 设计原电池思路 电极材料的选择 负极一般是活动性强的金属材料 正极一般选用活动性比负极弱的金属材料或石墨等惰性电极 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 保证设计出的原电池装置中 还原剂在负极上发生反应 氧化剂在正极上发生反应 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验2利用反应zn 2fecl3zncl2 2fecl2设计一个双液原电池 在下图方格内画出实验装置图 并注明电极材料 写出电极反应式 正极材料为 电极反应式为 负极材料为 电极反应式为 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 答案 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 1 下列关于原电池的叙述中正确的是 a 原电池能将化学能转变为电能b 原电池负极发生的电极反应是还原反应c 原电池在工作时其正极不断产生电子 并经外电路流向负极d 原电池的电极只能由两种不同的金属构成解析 原电池就是能将化学能转变为电能的装置 a正确 原电池负极失电子 发生的电极反应是氧化反应 b错误 原电池在工作时其负极不断产生电子 并经外电路流向正极 c错误 原电池的电极一般由活动性不同的电极材料构成 实际上金属与金属或金属与非金属导体均可 d错误 答案 a 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 2 下列关于实验现象的描述不正确的是 a 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中 铜片表面出现气泡b 把镁条和铝条紧靠在一起浸入氢氧化钠溶液中 镁条表面出现气泡c 把铜片插入三氯化铁溶液中 在铜片表面出现一层铁d 把锌粒放入盛有稀盐酸的试管中 加入几滴氯化铜溶液 气泡放出速率加快解析 选项a形成原电池 铜片作正极 表面出现氢气泡 选项b也形成原电池 但在强碱性溶液中 铝可以反应 镁不能 铝失去电子作负极 镁作正极 表面出现氢气泡 c选项铜片把三价铁离子还原为亚铁离子 不能置换出金属铁 d选项锌能置换出铜 锌铜形成无数微小原电池 加快气泡放出速率 答案 c 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 3 下列装置可以形成原电池的是 解析 选项b中两电极材料相同 选项c中乙醇为非电解质 选项d中没有构成闭合回路 只有选项a符合原电池的构成条件 答案 a 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 4 用铜片 银片 cu no3 2溶液 agno3溶液 导线和盐桥 装有琼脂 kcl饱和溶液的u形管 构成一个原电池 如图 以下有关该原电池的叙述正确的是 在外电路中 电子由铜电极流向银电极 实验过程中取出盐桥 原电池仍继续工作 将铜片浸入agno3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同a b c d 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 5 由锌片 铜片和200ml稀硫酸组成的原电池如右图所示 1 原电池的负极反应式为 正极反应式为 2 电流的方向是 3 一段时间后 当在铜片上放出1 68l 标准状况 气体时 右侧烧杯中的h2so4恰好消耗一半 则产生这些气体的同时 共消耗g锌 有个电子通过了导线 原稀硫酸中c h2so4 设溶液体积不变 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 产生0 075molh2 通过0 075mol 2 0 15mol电子 消耗0 075molzn和0 075molh2so4 所以m zn 0 075mol 65g mol 1 4 875g n e 0 15mol 6 02 1023mol 1 9 03 1022 c h2so4 2 由cu极流向zn