第四节原电池原理及运用.ppt

第四节原电池原理及运用 探究性实验 实验1实验2实验3 无明显现象 有气泡生成 Zn上有气泡 Cu无明显现象 探究性实验 Cu片上有气泡 电流计指针偏转 实验4 实验5 实验现象分析 1 电流计指针为什么偏转 解析 电子定向移动形成电流 2 铜片表面为什么有气泡生成 解析 锌失去的电子经过导线到了铜片上 溶液中的H 从铜片上得到电子生成H2 e e e e 此实验装置的能量转化特点 这是以Zn和稀H2SO4的氧化还原反应为基础 将此反应的化学能转变成了电能 一 原电池 1 定义 将化学能转化为电能的装置 原电池以氧化还原反应为基础 使氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行 从而产生电流 实现化学能向电能的转化 2 原理 那么原电池的构成需要哪些条件呢 实验1 实验2 实验3 无电流通过 不构成原电池 条件一 无电流通过 不构成原电池 实验4 条件二 实验5 无电流通过 不构成原电池 条件三 1 有活泼性不同的两个电极 两种活泼性不同的金属 一种金属与一种能导电的非金属 3 能自发地进行氧化还原反应 2 与电解质溶液 导线形成闭合回路 两个电极用导线连接在一起 并插入电解质溶液中 形成闭合回路 3 构成原电池的条件 讨论以下装置是否能构成原电池 4 原电池正负极的判断方法 1 根据两极的金属活泼性判断 2 根据电子流动的方向判断 3 根据发生的反应判断 金属性相对活泼的一极作负极 另一极为正极 电子流出的一极为负极 电子流进的一极为正极 发生氧化反应的一极为负极 发生还原反应一极的为正极 负极 正极 5 原电池的电极反应书写 电极反应 2H 2e H2 失电子的一极 发生氧化反应 需判断什么物质发生了氧化反应 还有什么物质参与反应 得电子的一极 发生还原反应 需判断什么物质发生了还原反应 还有什么物质参与反应 电极反应 Zn 2e Zn2 总反应 Zn 2H H2 Zn2 问题 判断下装置能否形成原电池 若能形成 写出电极反应和电池总反应 Zn 2e Zn2 2H 2e H2 氧化反应 还原反应 负极 正极 阳离子 失去电子 溶液中阳离子得到电子 阴离子 正极 负极 原电池工作原理小结 较活泼金属 不活泼金属或石墨 总结 原电池的概念 原电池的形成条件 正 负电极判断电极反应的书写 练习 将化学能转化为电能 氧化 负 还原 正 铜 负极 Cu 2e Cu2 正极 Ag e Ag 常见化学电源 1 干电池 Zn筒 作负极 碳棒 作正极 炭粉 作填充物 氯化铵 作电解质 MnO2 作氧化剂 2 铅蓄电池 Pb 作负极 PbO2 作正极 稀硫酸 作电解质溶液 常见化学电源 3 锂电池P100 4 氢氧燃料电池 铂电极 作负极 正极 酸或碱溶液 作电解质溶液 H2 作还原剂 O2 作氧化剂 电极 Pt制作的惰性电极 电解质溶液 KOH溶液 负极 2H2 4e 4OH 4H2O 正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 氢氧燃料电池 若为酸性介质 试写出电极反应式 思考 负极 2H2 4e 4H 正极 O2 4H 4e 2H2O 金属的腐蚀 1 化学腐蚀 2 电化学腐蚀 铁的析氢腐蚀 3 金属的防护P102 钢铁的吸氧腐蚀示意图 铁的吸氧腐蚀 4 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe2O3 nH2O 铁锈 通常两种腐蚀同时存在 但以后者更普遍 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱 CO2 H2O H2CO3 H HCO3 电极反应 负极Fe Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 正极C 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 联系 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 牺牲阳极的阴极保护法示意图 五 原电池的应用 1 制作干电池 蓄电池 高能电池等 例 选择适宜的材料和试剂设计一个原电池 以便完成下列反应 FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 画出原电池的示意图并写出电极反应式 负极 铜 Cu 2e Cu2 正极 石墨 2Fe3 2e 2Fe2 1 画出装置图 并说明反应的现象 问题 用铝片 石墨 稀硫酸溶液设计一个原电池 2 判断正负极 并写出电极反应式 3 写出总反应的离子方程式 铝 空气 海水电池 电池总反应式为 1991年 我国首创用作海上标志灯 以海水为电解液 靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流 试指出正 负极 并写出电极反应式 负极 4A1 12e 4A13 正极 3O2 6H2O 12e 12OH 4A1 3O2 6H2O 4A1 OH 3 2 比较金属活动性强弱 例 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 C 将甲乙作电极 CuSO4溶液作电解质溶液组成原电池时甲是负极 A 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有H2气放出 B 在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多 D 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 C 练习 C D B A 3 比较反应速率 例 下列制氢气的反应速率最快的是 C 粗锌和1mol L硫酸 A 纯锌和1mol L硫酸 B 纯锌和18mol L硫酸 D 粗锌和1mol L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液 D 练习 在甲试管中盛有C H 为0 01mol L的盐酸 乙 丙 丁三支试管中分别盛有C H 为0 01mol L的醋酸 分别在甲 乙 丙 丁试管中加入等质量的同样的粗锌并在丙试管中滴入几滴CuSO4溶液 充分反应 试比较反应所需时间的关系为 甲 乙 丁 丙 4 比较金属腐蚀的快慢 例 下列各情况 在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 2 1 3 原电池的负极 自然条件下的腐蚀 原电池的正极 5 判断溶液pH值变化 例6 在Cu Zn原电池中 200mLH2SO4溶液的浓度为0 125mol L 若工作一段时间后 从装置中共收集到0 168L升气体 则流过导线的电子为 mol 溶液的pH值为 增大或减少 0 2 解得 y 0 015 mol x 0 015 mol 3 75 10 4 mol L pH lg3 75 10 4 4 lg3 75 答 0 015 根据电极反应 正极 负极 Zn 2e Zn2 2H 2e H2 得 2222 4 xy0 168 解 0 2 0 125 2 c H 余 2H 2e H2 4 lg3 75 0 015 练习 1 如图 水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天观察 1 若液面上升 则溶液呈性 发生腐蚀 电极反应式为 负极 正极 若液面下降 则溶液呈性 发生腐蚀 电极反应式为 负极 正极 2 中性或碱性 吸氧 Fe 2e Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 酸性 析氢 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 2 镍 镉可充电电池可发生如下反应 Cd 2NiO OH 2H2O 由此可知 该电池的负极材料是 Cd OH 2 2Ni OH 2 放电 充电 A Cd D B NiO OH D Ni OH 2 C Cd OH 2 3 有M N两种金属 分别与盐酸反应 产生H2速率相近 试设计一个实验比较M N两种金属的活泼性 4 下列装置中四块相同的Zn片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 4 2 1 3 原电池小结 定义 形成条件 正负极名称和电子 离子流向判断 工作原理 氧还反应 熟写电极反应式 应用 分析各种原电池电池 比较金属活动性强弱 比较反应速