山东省沂水县第一中学1112高中化学 4.1《原电池》课件 新人教版选修4.ppt

选修4第四章电化学基础 第一节原电池 目标 1 理解原电池的工作原理 能正确书写电极 半电池 反应式 2 理解原电池溶液阴阳离子的移动方向 3 了解盐桥在原电池中的应用 4 理解与掌握原电池原理在化学中的应用 重点 原电池的工作原理 难点 电极 半电池 反应 电池反应方程式的书写 复习回顾 1 原电池是 的装置 原电池反应的本质是 反应 将化学能转化为电能 氧化还原反应 2 如右图所示 组成的原电池 1 当电解质溶液为稀h2so4时 zn电极是 填 正 或 负 极 其电极反应为 该反应是 填 氧化 或 还原 下同 反应 cu电极是 极 其电极反应为 该反应是 反应 负 zn 2e zn2 氧化 正 2h 2e h2 还原 2 当电解质溶液为cuso4溶液时 zn电极是 极 其电极反应为 该反应是 反应 cu电极是 极 其电极反应为 该反应 反应 负 zn 2e zn2 氧化 正 cu2 2e cu 还原 可以 可以 可以 不可以 形成条件一 活泼性不同的两个电极 负极 较活泼的金属正极 较不活泼的金属 石墨等 复习回顾 3 判断下列哪些装置能构成原电池 为什么 形成条件二 电极需插进电解质溶液中 形成条件三 必须形成闭合回路 2 组成原电池的条件 1 有两种活动性不同的金属 或一种是非金属单质或金属氧化物 作电极 2 电极材料均插入电解质溶液中 3 两极相连形成闭合电路 4 内部条件 能自发进行氧化还原反应 一 对锌铜原电池工作原理的进一步探究 上面的7号装置 怎样才能形成原电池呢 一 对锌铜原电池工作原理的进一步探究 提出问题 上图是原电池 如果用它做电源 不但效率低 而且时间稍长电流就很快减弱 因此不适合实际应用 这是什么原因造成的呢 有没有什么改进措施 造成的主要原因 由于锌片与硫酸铜溶液直接接触 在反应一段时间后 难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原 一旦有少量的铜在锌片表面析出 即在负极 锌 表面也构成了原电池 进一步加速铜在负极锌表面析出 致使向外输出的电流强度减弱 当锌片表面完全被铜覆盖后 不在构成原电池了 也就没有电流在产生 为了避免发生这种现象 设计如下图 书p71图4 1 所示的原电池装置 你能解释它的工作原理吗 改进后的装置为什么能够持续 稳定的产生电流 盐桥在此的作用是什么 参考教材72页 得出结论 盐桥的作用 1 使整个装置构成通路 代替两溶液直接接触 2 平衡电荷 盐桥中装有饱和的kcl溶液和琼脂制成的胶冻 胶冻的作用是防止管中溶液流出 在整个装置的电流回路中 溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的 zn失去电子形成的zn2 进入znso4溶液 znso4溶液因zn2 增多而带正电荷 同时 cuso4则由于cu2 变为cu 使得so42 相对较多而带负电荷 溶液不保持电中性 这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片 造成电流中断 由于盐桥 如kcl 的存在 其中阴离子cl 向znso4溶液扩散和迁移 阳离子k 则向cuso4溶液扩散和迁移 分别中和过剩的电荷 保持溶液的电中性 因而放电作用不间断地进行 一直到锌片全部溶解或cuso4溶液中的cu2 几乎完全沉淀下来 若电解质溶液与kcl溶液反应产生沉淀 可用nh4no3代替kcl作盐桥 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的 指出电池的正负极 并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式 负极 锌片 zn 2e zn2 氧化反应 正极 铜片 cu2 2e cu 还原反应 电池反应 总化学方程式 zn cu2 zn2 cu 电池符号 zn znso4 cuso4 cu负极盐桥正极 二 由两个半电池组成原电池的工作原理 1 把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行 再以适当方式连接 可以获得电流 在这类电池中 用还原性较强的物质作为负极 负极向外电路提供电子 用氧化性较强的物质作为正极 正极从外电路得到电子 在原电池的内部 两极浸在电解质溶液中 并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路 练习 锌铜原电池产生电流时 阳离子 a移向zn极 阴离子移向cu极b移向cu极 阴离子移向zn极c和阴离子都移向zn极d和阴离子都移向cu极 b 1 下列装置中电流表指针会发生偏转的是 3 原电池的正负极的判断方法 电子流出的极或电流流入的极电子流入的极或电流流出的极 负极 正极 较活泼的电极材料较不活泼的电极材料 负极 正极 宏观判断 根据电极材料 根据原电池电极发生的反应 负极 正极 发生氧化反应的极发生还原反应的极 根据电极增重还是减重 根据电极有气泡冒出 质量减少的电极工作后质量增加的电极 负极 正极 工作后 有气泡冒出的电极为正极 1 把a b c d四块金属片浸入稀硫酸中 用导线两两相连组成原电池 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 b 2 如图所示 在铁圈和银圈的焊接处 用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中 使之平衡 小心的向烧杯中央滴入cuso4溶液 片刻后可观察到的现象是 a 铁圈和银圈左右摇摆不定b 保持平衡状态c 铁圈向下倾斜 银圈向上倾斜d 银圈向下倾斜 铁圈向上倾斜 d 二 原电池设计 例 将fe s cu2 aq fe2 aq cu s 设计成一个能持续产生电流的原电池装置 1 用双线桥法表示出电子转移的方向和数目 2 将氧化还原反应拆成两个半反应 还原反应 氧化反应 fe 2e fe2 cu2 2e cu 3 电解质溶液和电极材料的选择 负极 氧化反应 正极 还原反应 电解质溶液 fe 活泼性比fe差的金属或能导电的非金属 cu2 参与反应 应选含有cu2 的溶液 另一半电池有fe2 生成 应选择含有fe2 的溶液 fe cu feso4 cuso4 练习 请根据氧化还原反应 cu 2fe3 cu