【风向标】高考化学 第四章 第一节　原电池课件 新人教版选修4.ppt

第四章 电化学基础 第一节原电池 一 原电池 氧化还原 1 原电池原理 以锌铜原电池为例 1 原电池是利用 反应原理将化学能转化为电能的装置 如图4 1 1所示 图4 1 1 2 实验现象 有盐桥时电流表指针 回到零点 锌片 铜片上有红色物质沉积 逐渐溶解 取出盐桥后 电流表指针 3 锌半电池 锌原子 被氧化 锌为负极 即电子流出极 电极反应式为 为正极 即电子流入极 电极反应式为 偏转 失去电子 得到电子 还原 2 原电池形成的条件 负极 正极 1 两个活泼性不同的电极 相对活泼的金属作 较不活泼的金属或非金属作 2 溶液 电解质 闭合 氧化还原 3 形成 回路 4 能自发地发生 反应 二 电极反应的书写 原电池反应所依据的化学反应原理是氧化还原反应 正极发生还原反应 负极发生氧化反应 据此书写电极反应 负极 失去电子被氧化 发生氧化反应 正极 得到电子被还原 发生还原反应 总反应 两个半电池的电极反应相加得出原电池的总反 应 但要注意得失电子守恒 原电池的工作原理1 原电池工作原理是把氧化反应和还原反应分开进行 还原剂在负极上失去电子发生氧化反应 电子通过导线流向正极 氧化剂在正极上得到电子发生还原反应 2 原电池工作原理分析 锌铜电池 1 当有盐桥存在时 在znso4溶液中 锌片逐渐溶解 即zn被氧化 锌原子失去电子 形成zn2 进入溶液 从锌片 上释放出的电子 经过导线流向铜片 cuso4溶液中的cu2 在铜片上得到电子 还原成金属铜并沉积在铜片上 随着反应 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 如4 1 2所示 图4 1 2 3 盐桥的作用 常见的盐桥 含琼胶的kcl饱和溶液 1 使原电池装置形成闭合回路 代替两溶液直接接触 使 之产生稳定的电流 2 平衡两个半电池的电荷 使电解质溶液呈电中性 原电池原理的应用 1 比较金属活动性强弱 1 在原电池中 活泼金属作负极 发生氧化反应 不活泼 金属作正极 发生还原反应 2 电子由负极流向正极 由活泼金属流向不活泼金属 而 电流方向是由正极流向负极 二者是相反的 2 原电池对反应速率的影响 形成原电池时反应速率比直接接触的反应速率快 如粗锌与稀硫酸反应产生h2的速率快 因为锌 杂质金属与稀硫酸形成了原电池 在锌与稀硫酸反应时 向稀硫酸中加入少量cuso4 也同样会加快产生h2的速率 因为锌 铜 铜单质是锌与cu2 反应生成的 与稀硫酸形成了原电池 3 根据原电池原理 把各种氧化还原反应设计成原电池 氧化还原反应设计成原电池 从理论上讲 任何一个自发的氧化还原反应 都可以设计成原电池 关键是选择合适的两个电极和电解质溶液 1 电极材料的选择 1 在原电池中选择还原性强的物质作负极 氧化性强的物 质作正极 电极材料的选择的原则是必须能导电 2 几种常见的电极 活泼性不同的两种金属 如铜锌原电池中的铜 锌两种 金属 金属与非金属 如锌锰干电池中的锌和石墨 金属和化合物 如铅蓄电池中金属pb和氧化铅 惰性电极 如氢氧燃料电池中的铂电极 2 电解质溶液的选择 电解质是使负极放电的物质 因此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 如空气中的氧气 能与负极发生反应 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选择与电极材料相同的阳离子 3 设计思路 原电池的设计一定要满足形成原电池的条 件 其设计的具体步骤如下表所示 续表 原电池的基本理论 例1 2010年广东理综 双选 铜锌原电池 如图 4 1 3 工作时 下列叙述正确的是 图4 1 3 名师点拨 原电池工作时 负极失去电子 发生氧化反应 电子经外电路由负极流向正极 正极得到电子 发生还原反应 由内电路离子的定向移动 盐桥中阳离子移向正极 阴离子移向负极 答案 bc 1 2011年广东中山检测 下列各装置能组成原电池的是 解析 a中两个电极都是zn 活泼性相同 无法形成原电池 b中满足原电池的形成条件 可形成原电池 c中酒精是非电解质 在水溶液中不存在自由移动的离子 也不能形成原电池 d中没有形成闭合回路 也不能形成原电池 答案 b 电极判断 电极反应及总反应式的书写 例2 已经广泛应用于电子仪表上的银锌电池是在壳内一端充入ag2o和活性石墨组成的材料 在另一端填充zn hg合金组成的活性材料 电解质溶液为浓koh溶液 它的电 1 原电池的负极材料是 2 写出两极的电极反应 2 1 cu fe作两电极 稀硫酸作电解质溶液的原电池中 cu作 极 fe作 极 电极反应式 负极 正极 电池反应为 2 如将稀硫酸改为浓硝酸 cu作 极 fe作 极 电极反应式 负极 正极 电池反应为 解析 2 在浓硝酸中 fe发生钝化 而cu可溶于浓硝酸 此时cu比fe容易失去电子 因此cu为负极 金属活动性强弱考查 例3 x y z w4块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池 x y相连时 x为负极 z w相连时 电流方向w z x z相连时 z极上产生大量气泡 w y相连时 w极发生氧化反应 据此判断4种金属的活动 性顺序是 a x z w yb z x y wc x y z wd y w z x 名师点拨 在原电池中 活泼金属作原电池的负极 不活泼的金属作原电池的正极 电子由负极经导线流向正极 与电流的方向相反 因此 x y相连时x为负极 则活泼性 x y z w相连时电流方向是w z 则活泼性 z w x z相连时z极上产生大量气泡 x为负极 则活泼性 x z w y相连时 w极发生氧化反应 y为正极 则活泼性 w y 综上所述 可以得出金属的活动性顺序是x z w y 答案 a 3 把a b c d四块金属泡在稀h2so4中 用导线两两相连可以组成各种原电池 若a b相连时 a为负极 c d相连 d上有气泡逸出 a c相连时a极减轻 b d相连 电流方向b d 则四种金属的活泼性顺序由大到小排列 为 c a a b c dc a c d b b a c b dd b d c a 有关原电池的简单计算 例4 把锌片 铜片连接后浸入硫酸溶液中 构成了铜锌原电池 工作一段时间后 锌片的质量减少了3 25g 铜片表面析出氢气 l 标准状况 导线中通过 mol电子 2mol 65g3 25g 22 4lv x 电子守恒法是较常用的一种解计算题的方法 其依据是氧化剂与还原剂得失电子数目相等 计算时可由电极反应式中的氧化剂 或还原剂 与得到 或