高中化学 专题1 化学反应与能量变化 1.2.1 原电池的工作原理课件 苏教版选修4.ppt

第二单元化学能与电能的转化 第1课时原电池的工作原理 阅读思考 自主检测 任务一 阅读教材第13页的前言及活动与探究 认真领会其中的含义 回答下列问题 和同学合作完成活动与探究中的 实验1 和 实验2 请回答下列问题 1 实验1的现象是什么 2 实验2的现象是什么 3 在实验1和实验2中能量是如何转化的 提示 1 锌粉消失 有红色物质生成 温度计显示温度升高 2 锌片变细 铜片表面附着红色物质 电流计指针发生偏转 取出盐桥后电流计指针不再发生偏转 3 实验1是化学能转化为热能 实验2是化学能转换为电能 阅读思考 自主检测 任务二 认真阅读教材第13页的内容 分别完成下列任务 1 在教材图1 9所示的铜锌原电池中 锌发生了什么反应 铜极上发生了什么反应 盐桥中离子是怎样移动的 提示 锌失电子发生氧化反应 溶液中cu2 在铜极上得电子发生还原反应 盐桥中的cl 移向znso4溶液 k 移向cuso4溶液 2 阅读p14页 掌握电池反应的书写 试着填写活动与探究中的问题 阅读思考 自主检测 1 下图所示装置中能够组成原电池并显著产生电流的是 答案 b2 在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片 下列叙述正确的是 a 正极附近的浓度逐渐增大b 电子通过导线由铜片流向锌片c 正极有o2逸出d 铜片上有h2逸出答案 d 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 1 所有化学反应的化学能均能直接转换成电能吗 提示 不是 只有自发的放热的氧化还原反应的化学能才能直接转换成电能 2 根据原电池原理分析 原电池的负极反应一定是电极材料失去电子吗 提示 不一定 原电池反应的实质是发生了氧化还原反应 负极上发生氧化反应 但不一定是电极材料被氧化 有些电池的电极材料不发生反应 如燃料电池的两个电极均不参加电极反应 只是起导体的作用 3 原电池中较活泼的金属电极一定是负极吗 提示 不一定 要注意电解质溶液对电极类型的影响 例如 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 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 1 原电池的工作原理和正负极的判断 1 原电池的工作原理 反应类型 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 电子的移动方向 电子从负极流出 经导线流向正极 离子的移动方向 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 2 原电池正负极的判断 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 2 原电池电极反应式的书写 1 书写电极反应式的原则 电极反应要遵循质量守恒 电子守恒及电荷守恒 另外还遵循 加和性原则 两电极反应式相加 消去电子后得电池总反应式 利用此原则 电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应式 共存原则 碱性溶液中 co2不可能生成 电极反应式中不出现h 同样酸性溶液中 电极反应式中不出现oh 根据此原则 物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 2 根据装置书写电极反应式 首先根据题目给定的图示装置特点 结合原电池正负极的判断方法 确定原电池的正负极及放电的物质 负极反应 活泼金属或h2 或其他还原剂 失去电子生成金属阳离子或h 或其他氧化产物 正极反应 阳离子得电子生成单质或氧气得电子 电池总反应方程式 结合电子守恒 将正 负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式 探究问题 知识点拨 重点难点 重要考向 3 根据电池总反应式书写各电极反应式的一般步骤 1 列物质 标得失 根据总反应方程式列出总式两边有元素化合价变化的物质 并根据化合价变化确定转移电子数 2 选离子 配电荷 根据电解质溶液的酸碱性 用h 或oh 或其他离子配平 使两边电荷总数相等 3 配个数 巧用水 利用h2o使两边的元素守恒 4 两式加 验总式 将正 负极反应式相加 若得到总反应式 说明写法正确 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 考向一有关原电池的工作原理及正负极判断的考查 例题1 下列叙述是小明做完铜 锌原电池的实验后得出的结论和认识 你认为正确的是 a 构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属b 由铜 锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中 铜是负极c 电子沿导线由锌流向铜 通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气d 铜锌原电池工作时 若有13g锌被溶解 电路中就有0 4mol电子通过 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 解析 两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池 但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属 如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池 在原电池中 活泼金属失去的电子流向不活泼的电极 因此活泼金属是负极 但电子不能通过电解质溶液 应该是氢离子在铜极上得到由导线转移过来的电子 铜锌原电池工作时 锌负极失电子 电极反应为zn 2e zn2 1molzn失去2mol电子 0 2mol锌 质量为13g 被溶解 电路中有0 4mol电子通过 故选d 答案 d 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 成功体验1下列关于原电池的叙述正确的是 a 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属b 原电池是将化学能转化为电能的装置c 在原电池中 电子流出的一极是负极 该电极被还原d 原电池放电时 电流的方向是从负极到正极解析 构成原电池的正 负极可以用金属电极与非金属电极 如石墨作电极 原电池中电子流出的一极发生氧化反应 电流的方向是从正极经外电路流向负极 与电子流动的方向是相反的 答案 b 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 考向二有关原电池电极反应式书写的考查 例题2 将铝片和铜片用导线相连 一组插入浓硝酸中 一组插入稀naoh溶液中 分别形成了原电池 1 在这两个原电池中 负极分别为 a 铝片 铜片b 铜片 铝片c 铝片 铝片d 铜片 铜片 2 写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式 3 写出插入稀naoh溶液中 形成原电池的电极反应式 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 解析 1 将铝片和铜片用导线相连 插入浓硝酸中 由于al被浓硝酸钝化 不能持续反应 而cu却能与浓硝酸持续反应 所以cu为负极 插入稀naoh溶液中 al与naoh溶液反应 al失去电子 所以al作为负极 2 al cu 浓硝酸组成的原电池的电极反应式 负极 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 规律方法点拨书写电极反应式时应注意 1 负极失去电子发生氧化反应 在正极上 溶液中阳离子或氧化性强的离子或分子得到电子 发生还原反应 2 两极转移的电子数相等 3 注意电极产物是否与电解质溶液反应 若反应 一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 成功体验2如图 下列判断中正确的是 a 烧杯a中的溶液中oh 的浓度增大b 烧杯b中发生还原反应 解析 zn比fe活泼 所以zn作负极 发生氧化反应 电极反应式为2zn 4e 2zn2 fe作正极 氧气在该电极上发生还原反应 电极反应式为2h2o o2 4e 4oh 反应后溶液中oh 的浓度增大 答案 a 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 考向三原电池原理的应用 例题3 导学号22014008甲 乙两位同学想利用原电池反应判断金属的活动性顺序 两人均使用镁片与铝片作电极 但甲同学将电极放入3mol l 1的h2so4溶液中 乙同学将电极放入3mol l 1的naoh溶液中 如图所示 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 1 如果甲 乙同学均认为若构成原电池的电极材料都是金属 则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼 则甲会判断出的活动性更强 而乙会判断出的活动性更强 填元素符号 2 由此实验 可得到哪些正确的结论 选填序号 a 利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质b 镁的金属性不一定比铝的金属性强c 该实验说明金属活动性顺序已不适用 没有使用价值d 该实验说明化学研究对象复杂 反应受条件影响较大 因此应具体问题具体分析 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 3 上述实验也反过来证明了 直接利用金属活动性顺序判断原电池的正 负极 的做法 填 可靠 或 不可靠 如不可靠 请你提出另一个判断原电池正 负极的可行方案 如可靠 此空可不填 解析 在naoh溶液作介质的装置中 镁片不与碱溶液反应 无法失去电子 作正极 故负极应该是铝片 从而进一步说明原电池反应都是自发进行的氧化还原反应 在确定 直接利用金属活动性顺序判断原电池的正 负极 的做法不可靠之后 要设计可行方案 就必须根据氧化还原反应实质 有电子转移 结合实验装置 利用电流计测定电流的方向 从而判断电子流动方向 再确定原电池的正 负极 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 答案 1 mgal 2 ad 3 不可靠将两种金属连上电流计后插入电解质溶液中 构成原电池 利用电流计测定电流的方向 从而判断电子的流动方向 由此确定原电池的正 负极 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 成功体验3有a b c d e五块金属片 进行如下实验 a b用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 a极为负极 c d用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 电流由d 导线 c a c相连后 同时浸入稀硫酸中 c极产生大量气泡 b d相连后 同时浸入稀硫酸中 d极发生氧化反应 用惰性电极电解含b离子和e离子的溶液 e先析出 据此判断五种金属的活动性顺序是 a a b c d eb a c d b ec c a b d ed b d c a e 重点难点 重要考向 考向一 考向二 考向三 解析 金属与稀硫酸组成原电池 活泼金属为负极 失去电子 发生氧化反应 较不活泼的金属为正极 h 在正极电极表面得到电子生成h2 电子运动方向由负极 正极 电流方向则由正极 负极 在题述原电池中 a b原电池 a为负极 c d原电池中 c为负极 a c原电池 a为负极 b d原电池 d为负极 e先析出则e不活泼 综上可知 b项正确 答案 b 12345 1 下列反应可用于设计原电池的是 解析 氧化还原反应才能用于设计原电池 答案 b 12345 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 铜片质量逐渐减小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 题给装置是一个铜锌原电池装置 其中锌作负极 锌片失去电子逐渐溶解而质量减小 铜作正极 氢离子在铜片上放电 析出氢气 电池中电子是从锌片经导线流向铜片 而电流方向则正好相反 所以选d 答案 d 12345 3 将纯锌片和纯铜片按图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解析 本题设计了原电池与非原电池装置 考查对所学理论知识的掌握程度 由题所给图示可知 甲为原电池 铜为正极 发生反应 2h 2e h2 反应速率加快 乙不能构成原电池 无闭合回路 只在锌片上发生反应 zn 2h zn2 h2 二者都消耗