高中化学第四章电化学基础全套课件人教版选修4第1节 原电池.ppt

新华社伦敦3月12日电英国锡里斯电力公司成功研制出功率为1千瓦的环保燃料电池 可以充当家用 电站 为普通家庭提供电力和热水 这种新型燃料电池体积非常小 可以握在掌心里 这是电池世界的又一创举 中国环境报 消息 2006年3月12日 英国成功研制出微型家用 电站 电化学 指研究化学能与电能之间相互转换的装置 过程和效率的科学 过程及装置分按电化学反应 2 借助电流而发生反应及装置 如 电解池 1 产生电流的化学反应及装置 如 原电池等 火力发电过程 化学能 机械能 发电机 燃烧 蒸汽 电能 热能 火力发电有哪些弊端呢 氧化还原反应 可燃物 2 一个100万千瓦的火力发电厂 每年要烧煤大约250万吨 燃烧后排放co2约500万吨 so2约10万吨 同时要产生大量的废水和废渣 能量损失也很大 而全国火电厂全年共耗煤要大约27亿吨 3 到2020年 我国耗煤总量将达34亿吨 产生co2270000万吨 so25400万吨 多么可怕的数字 可喜的是 一个三峡工程相当于20个百万吨级的火电厂 从而可大大节约耗煤量 数据链接 1 火电 占73 强2 核电 约占1 5 2 3 水电 约20 25 1 05年我国电力结构 1 火力发电有哪些弊端 从上面的数据分析 火力发电虽然是我国的主要供电方式 但能效不高 污染较大 且是不可再生能源 很显然不符合 科学发展观 的基本要求 2 怎样才能提高能源的使用效率呢 若能将 化学能直接转化为电能 减少中间的一些能耗环节 就能提高能量的利用率 显然 原电池是可靠的方式之一 所以 这一节我们进一步深入探讨学习原电池的有关原理 应用等 第四章电化学基础 第1节原电池 形形色色的电池 知识回顾 原电池的定义 原电池反应的本质 构成原电池的条件 将化学能转化为电能的装置叫做原电池 氧化还原反应 电解质溶液 两个活泼性不同的导体做电极 形成闭合回路 有能自发进行的氧化还原反应 将锌粒加入到装有稀硫酸溶液的烧杯中 用温度计感受反应中的热量变化 探究实验1 锌粒与稀硫酸反应置换出氢气 并放出热量 zn 2h zn2 h2 写出电极反应式和电池总反应方程式 溶液中阴 阳离子如何移动 理论上应看到只在铜片上有大量气泡 实际上锌片上也有大量气泡产生 这是什么原因导致的呢 最终又会造成什么后果 怎样避免和克服呢 知识回顾 1 若将锌电极 铜电极先后分别浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中 会有什么现象 锌片和铜片表面均明显有铜析出 但电流计指针不动 3 上述装置构成了原电池吗 如果构成了原电池 为什么电流计指针又不动而表现出无电流产生呢 4 若是原电池装置 就必须证明锌片和铜片之间确实有电流通过 怎样证明呢 2 若将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接 并使锌电极和铜电极紧贴一起 然后浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中 会有什么现象 锌片表面有铜析出 铜片无变化 交流研讨 将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接 并使锌电极和铜电极不接触 同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中 探究实验2 电流计指针偏转 指示电子是由锌极流向铜极 但随着时间的延续 锌片上也逐渐被铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零 按下图所示 将置有锌片的znso4溶液和置有铜片的cuso4溶液分别通过导线与电流计连接 有什么现象 电流计指针不偏转 且铜片和铁片上均无明显现象 即 无电子定向移动 探究实验3 在探究实验3的装置中架上盐桥连通 看有什么现象 电流计指针回到零点 说明无电流 未构成原电池 电流计指针偏转 有电流通过电路 是原电池装置 2 然后取出盐桥 又将看到什么现象 探究实验4 盐桥中通常装有含琼胶的kcl饱和溶液 1 确定该原电池的正 负极 并写出原电池中的两个电极反应和电池反应方程式 2 判断电子的流动路线及溶液中阴 阳离子移动趋势 3 盐桥起什么作用 此装置优点 克服了探究实验2的不足 能稳定长时间放电 交流研讨 盐桥的作用 cl 向锌盐方向移动 k 向铜盐方向移动 使zn盐和cu盐溶液一直保持电中性 从而使电子不断从zn极流向cu极 知识拓展 几个概念1 原电池是由两个半电池组成的 2 半电池中的反应就是半反应 即电极反应 3 半反应 电极反应 涉及同一元素的氧化价态和还原价态 原电池的表示方法 zn zn2 c1 cu2 c2 cu 表示液 固相有一界面 表示盐桥 在有气体参加的电池中还要表明气体的压力 溶液要表明浓度 例如 pt h2 100kpa h 1 0mol l 1 cr2o72 10mol l 1 cr3 1 0mol l 1 h 1 0 10 2mol l 1 pt 负极 h2 2h 2e 正极 cr2o72 14h 6e 2cr3 7h2o总反应 cr2o72 3h2 8h 2cr3 7h2o 1 依探究实验4的原理 按以下反应设计一个能持续产生电流的原电池装置 画出装置图 cu 2agno3 cu no3 2 2ag 课堂练习 2 根据上述原理 为获得较长时间的稳定电流 如何将 zn 稀h2so4 cu 组成的原电池 如左下图 进行简单改装 课堂练习 小结 2 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路 把化学能直接转化为电能的装置 1 有两块金属 或非金属 导体作电极 二 构成原电池的基本条件 一 原电池 3 有可自发进行的氧化还原反应 三 加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理 1 用还原性较强的物质 如 活泼金属 作负极 向外电路提供电子 用氧化性较强的物质作正极 从外电路得到电子 2 原电池在放电时 负极上的电子经过导线流向正极 而氧化性较强的物质从正极上得到电子 两极之间再通过盐桥及池内溶液中的阴 阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路