高中化学 1.3《第1课时 原电池工作原理》课件 鲁科版选修4.ppt

第3节化学能转化为电能 电池 第1课时原电池工作原理 1 了解原电池的工作原理 2 掌握构成原电池的条件 3 会设计原电池 一 铜锌原电池的实验探究1 装置 2 盐桥 1 成分 kcl饱和溶液 2 离子移动方向 cl 移向溶液 k 移向溶液 3 作用 使两个半电池溶液连成一个通路 使两溶液保持电中性 znso4 cuso4 3 实验现象 偏转 偏转 减少 减少 增加 增加 4 实验分析及电极反应 失电子 负极 氧化反应 还原反应 溶液中cu2 得电子 正极 cu2 2e cu zn zn2 2e 负极 正极 二 原电池1 定义 将转化为的装置 2 构成条件 1 由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极 一般较活泼金属作 较不活泼金属或非金属作 2 两电极必须同时浸在中 3 两电极之间要用导线 或盐桥 形成 4 能自发地发生氧化还原反应 有明显电流产生时需具备此条件 化学能 电能 负极 正极 电解质溶液 闭合回路 3 工作原理 以铜锌原电池为例 开放探究 1 构成原电池的化学反应有何特点 2 如何用反应2fe3 fe 3fe2 设计原电池 提示 1 必须是自发的氧化还原反应 原电池是化学能转化为电能的装置 发生的反应必定是放热反应 即反应的焓变小于零 2 其他答案合理也可 1 在理论上不能用于设计原电池的化学反应是 a h2so4 aq bacl2 aq 2hcl aq baso4 s h 0b 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o l h 0c 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 0d 3cu s 8hno3 aq 3cu no3 2 aq 2no g 4h2o l h 0 解析 用于设计成原电池的反应一般为放热的 可以自发进行的氧化还原反应 所以a不能 因为a为复分解反应 是非氧化还原反应 答案 a 2 将铜和锌用导线连接插入到盐酸中 关于该装置的叙述 正确的是 a 锌是负极 铜的表面有气泡b 电子从铜极经外电路流向锌极c 溶液中cl 向铜极移动d 溶液的ph基本没有变化 解析 b项锌失去电子 电子从负极流向正极 电流方向与电子流向相反 b错 原电池中阴离子流向负极 c错 h 在正极得电子生成h2 所以溶液中h 浓度降低 ph增大 答案 a 3 在下图中的8个装置中 属于原电池的是 解析 构成原电池要有四个基本条件 a 电解质溶液 b 两个电极 其中一个相对较活泼 另一个相对较不活泼 两个电极直接或间接地连接在一起 并插入电解质溶液中 c 能自发地发生氧化还原反应 d 形成闭合回路 符合条件 答案 一 正 负极的判断1 由组成原电池的电极材料判断 一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 根据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极 电子流动方向是由负极流向正极 3 根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断 在原电池的电解质溶液内 阳离子移向的极是正极 阴离子移向的极是负极 4 根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应 其正极总是得电子发生还原反应 5 根据电极是否被溶解判断 被溶解的电极为负极 增重或有气泡产生的电极为正极 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关 还与电解质溶液的性质有关 如镁 铝电极在稀硫酸中构成原电池 镁为负极 铝为正极 而镁 铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池 铝为负极 镁为正极 2011 宁波高二质检 如图所示装置中 可观察到电流计指针偏转 m棒变粗 n棒变细 由此判断下表中所列m n p物质 其中可以成立的是 由m棒变粗知m棒表面析出金属 发生还原反应 应为原电池的正极 同理由n棒变细知n棒为负极 再根据原电池的构成条件知 金属活性n m 故a d项不符合题意 b项的正极反应为 2h 2e h2 不符合题意 c项 负极反应为zn zn2 2e 正极反应为2ag 2e 2ag 符合题意 答案 c 1 剪约6cm长 2cm宽的铜片 铝片各一片 分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上 间隔2cm 将铜片与铝片分别和电流表的两接线柱相连 电流表指针调在中间位置 取两个50ml的小烧杯 在一个烧杯中注入约40ml的浓硫酸 在另一只烧杯中注入40ml0 5mol l 1的硫酸溶液 试回答下列问题 已知电流表指针偏转方向与电子流向一致 1 两电极同时插入稀硫酸中 电流表指针偏向连接 填 铝 或 铜 的接线柱 2 两电极同时插入浓硝酸时 电流表指针偏向连接 填 铝 或 铜 的接线柱 此时铝是 填 正 或 负 极 答案 1 铝 2 铜正 二 原电池的设计以2fecl3 cu 2fecl2 cucl2为例 设计一个原电池 1 确定电极反应将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极 电极反应式为 负极 cu cu2 2e 正极 2fe3 2e 2fe2 2 确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接做负极 如为气体 如h2 或溶液中的还原性离子 可作惰性电极 如pt 碳棒 做负极 发生还原反应的电极材料必须比负极材料不活泼 本例中可用铜棒做负极 用铂丝或碳棒做正极 3 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可 如本例中可用fecl3溶液做电解液 4 构成闭合回路 画出示意图 合理即可 依据氧化还原反应 2ag aq cu s cu2 aq 2ag s 设计一个最简单的原电池 1 在下边方框内画出实验装置图 并指出正极为 电极反应式为 负极为 电极反应式为 2 该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置 如图所示 请回答下列问题 电极x的材料是 y的材料是 电解质溶液z是 盐桥的作用是 外电路中的电子是从 电极流向 电极 本题考查原电池的原理和设计 解题时应明确设计思路 理解带盐桥的原电池的组成原理 根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是 首先将已知的反应拆成两个半反应 即氧化反应和还原反应 cu cu2 2e 2ag 2e 2ag 然后结合原电池的电极反应特点 分析可知 该电池的负极应该用cu作材料 正极要保证ag 得到负极失去的电子 一般用不能还原ag 的材料如pt或碳棒等 电解质溶液只能用含ag 的电解质溶液如agno3溶液 在带盐桥的原电池组成半电池时 注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应 如cu2 cu或ag ag 答案 1 实验装置图如图 pt2ag 2e 2agcucu cu2 2e 2 cuagagno3 将两个隔离的电解质溶液连接起来 可使电流持续传导 cuag 2 一个原电池总反应为zn cu2 zn2 cu 该电池材料及电解质溶液可能是 双选 解析 原电池总反应 zn cu2 zn2 cu 可得出其负极反应 zn zn2 2e 氧化反应 正极反应 cu2 2e cu 还原反应 发生氧化反应的一极是原电池负极 发生还原反应的一极为原电池正极 因此负极材料只能是zn 正极为cu2 得电子还原成铜 电解质应为可溶性铜盐 正极材料为活泼性比zn弱的cu fe 或c pt 等 答案 cd 1 2010 余姚高二质检 以下能形成原电池的是 a b c d 解析 水果中有电解质溶液 如果酸等 符合原电池的构成条件 答案 c 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 铜片质量逐渐减少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 从图中看出装置是原电池 zn较活泼 发生失电子的氧化反应 是负极 电子由zn流向cu 溶液中的h 在铜片上得电子 发生还原反应生成h2 电流方向与电子流向相反 从铜片经导线流向锌片 答案 d 3 某原电池 将两金属x y用导线连接 同时插入相应的电解质溶液中 发现y电极质量增加 则可能是下列情况中的 a x是负极 电解质溶液为cuso4溶液b x是负极 电解质溶液为稀h2so4溶液c x是正极 电解质溶液为cuso4溶液d x是正极 电解质溶液为稀h2so4溶液 解析 将金属x y用导线连接 同时 插入相应的电解质溶液中 构成原电池 负极上发生氧化反应 失去电子 电子经外电路流向正极 溶液中的阳离子在正极得电子而被还原 若使y极质量增加 四个选项中 只有a正确 x是负极 y是正极 电解质是cuso4溶液 答案 a 4 2011 马鞍山高二质检 对于锌 铜 稀h2so4组成的原电池装置中 当导线中有1mol电子通过时 理论上的两极变化是 锌片溶解了32 5g 锌片增重32 5g 铜片上析出1gh2 铜片上析出1molh2a 和 b 和 c 和 d 和 解析 锌片做负极 电极反应为zn zn2 2e 所以导线中有1mol电子通过时 锌片溶解了32 5g 铜片做正极 电极反应为2h 2e h2 所以导线中有1mol电子通过时 铜片上析出氢气0 5mol 1g 答案 a 5 2011 石狮高二质检 已知 直流电池 导线电极材料 铁 铜 银 石墨 锌 铝 电解质溶液 cucl2溶液 fe2 so4 3溶液 盐酸 按要求回答下列问题 1 电工操作上规定 不能把铜导线和铝导线连接在一起使用 请说明原因 2 若电极材料选铜和石墨 电解质溶液选硫酸铁溶液 外加导线 能否构成原电池 若能 请写出电极反应 负极 正极 解析 此题考查的是原电池原理 只要有两种活泼性不同的电极相连 另有电解