原电池课件(上课用)完整可编辑版.ppt

第二单元化学能与电能的转化 第一节原电池的工作原理 1 本节要点 构成原电池的条件 3 原电池的工作原理 什么是原电池 4 原电池的正负极和电子流向如何判断 2 实验探究 请根据反应 Zn CuSO4 ZnSO4 Cu分析该反应氧化剂 还原剂及电子转移情况和现象及反应快慢 CuSO4 一 原电池的工作原理 氧化还原反应 本质 反应物之间有电子转移 结论 把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行 再以适当的方式连接起来 就可以获得电流 电流表指针发生偏转吗 两个电极上及溶液都有什么现象 换成H2SO4现象又如何 该装置是否构成原电池 电流表指针发生偏转吗 铜电极上有什么现象 实验探究1 实验探究2 指针偏转 锌片逐渐溶解 铜片质量增加 溶液颜色变浅速度较快 是原电池 指针不偏转 铜极增重 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 一定吗 正极 较不活泼的金属 石墨等 判断下列哪些装置能构成原电池 为什么 形成条件二 电解质溶液或熔融状态的电解质 形成条件三 必须形成闭合回路 可以 不可以 可以 不可以 氧化反应 Zn 2e Zn2 铜锌原电池 电解质溶液 失e 沿导线传递 有电流产生 还原反应 Cu2 2e Cu 阴离子 阳离子 总反应 负极 正极 Cu2 2e Cu Zn 2e Zn2 Zn Cu2 Zn2 Cu Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 离子方程式 化学方程式 电极反应 正极 负极 氧化反应 还原反应 阳离子 原电池原理 外电路 内电路 回顾旧知1 原电池的装置 原电池反应的本质是发生 反应 2 原电池的构成条件 3 原电池正 负极规律 负极 电子的极 通常是活泼性的金属 发生反应 正极 电子的极 通常是活泼性的金属或非金属导体 发生反应 流出 较强 氧化 流入 较弱 还原 有两种活泼性不同的金属 或其中一种为非金属导体 电解质溶液或熔融状态的电解质 构成闭合回路 能自发地发生氧化还原反应 将化学能转变为电能 氧化还原 电流表指针发生偏转吗 指针稳定吗 两个电极上都有什么现象 效率高吗 电流表指针发生偏转 但不稳定 放电时间短效率低 两个电极上都有红色物质生成 思考 如何才能得到持续稳定的电流 将锌片与铜片隔离 分析 由于锌片与硫酸铜溶液直接接触 铜在锌片表面析出 锌表面也构成了原电池 进一步加速铜在锌表面析出 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 不再构成原电池 也就没有电流产生 硫酸锌溶液 硫酸铜溶液 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 盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液 此装置优点 能稳定长时间放电 工作原理 外电路 Zn失去电子沿导线通过电流表进入铜片内电路 Zn原子失去电子成为Zn2 进入溶液 使ZnSO4溶液因Zn2 增加而带正电 盐桥中的Cl 会移向ZnSO4溶液 同时Cu2 获得电子成为金属沉淀在铜片上 使CuSO4溶液因SO42 相对增加而带负电 盐桥中的K 移向CuSO4溶液 从而形成闭合回路 将化学能转变为电能的装置 1 组成 两个半电池左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子 盐桥的作用 让溶液始终保持电中性 代替两溶液直接接触使两个烧杯中的溶液连成一个通路 盐桥 饱和KCl溶液 以琼胶制作成冻胶 原电池 二 电极反应式的判断和书写 1 原电池两极的判断 若给出装置则与电解液反应的一极为负极 若给出总反应方程式则分析反应中有关物质元素化合价的变化 确定原电池的正极和负极 2 书写电极反应时 要将总化学反应与正 负极反应联系在一起考虑 它们具有加和性 化学反应方程式 正极反应方程式 负极反应方程式 3 在原电池反应中 必须遵循得失电子守恒 4 介质参与电极反应的原则 原电池的两极反应若均在一定介质中进行 介质常常参与电极反应 在酸性介质中 H 可能反应 在碱性介质中 OH 可能反应 判断右边原电池的正 负极 并写出电极反应式 CuC FeCl3溶液 负极 Cu失电子Cu 2e Cu2 正极 Fe3 得电子2Fe3 2e 2Fe2 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 先写出总反应 即负极与电解质溶液反应 拆成离子方程式 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 根据化合价升降判断正负极 1 简单原电池电极方程式的写法 请写出右边原电池的电极方程式 总反应方程式 电极与电解液反应的方程式 负极 Al 失e 2Al 6e 2Al3 2Al3 8OH 2AlO2 4H2O 负极总反应 2Al 8OH 6e 2AlO2 4H2O 正极 总反应 负极反应 6H2O 6e 6OH 3H2 拆成离子方程式 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 根据化合价升降判断正负极 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2 燃料电池电极方程式的写法总反应 实际上就是燃料的完全燃烧 负极 通入燃料 为燃料失去电子的氧化反应 正极 通入氧化剂 为氧化剂得到电子的还原反应 以Pt为电极 电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池为例 负极总反应 2H2 4e 4OH 4H2O 正极 总反应 负极反应 总反应 2H2 O2 2H2O 负极 H2失e 4H 4OH 4H2O 2H2 4e 4H O2 2H2O 4e 4OH 三 原电池的设计 一 负极参与的电池 活泼性不同的两种金属 如锌铜原电池 锌作负极 铜作正极 金属和非金属 如锌锰干电池 锌作负极 石墨棒作正极 金属和化合物 如铅蓄电池 铅版作负极 PbO2作正极 二 两极均不参与电池 惰性电极 如氢氧燃料电池中 两根电极均可用Pt 电池的电极必须导电 电解质溶液一般要能够与负极发生反应 但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行 则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子 请根据氧化还原反应 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 设计成原电池 你有哪些可行方案 CuCu 2e Cu2 比Cu不活泼的金属或石墨2Fe3 2e 2Fe2 Fe2 SO4 3 FeCl3等 负极 正极 电解质溶液 练一练 若是采用烧杯和盐桥装置图 采用的电解质溶液又是什么 试画出原电池的装置简图 当堂检测 A级 1 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 C级 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 铁圈和银圈左右摇摆不定保持平衡状态铁圈向下倾斜 银圈向上倾斜D 银圈向下倾斜 铁圈向上倾斜3 利用原电池的反应原理 Cu 2AgNO3 2Ag Cu NO3 2设计一个能持续产生电流的原电池装置 D 五 课后作业 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 六 课后反思 1 查漏知识点 2 主要错题 1 利用原电池原理设计新型化学电池 2 改变化学反应速率 如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气 3 进行金属活动性强弱比较 4 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极而受到保护 如在铁器表面镀锌 四 原电池的主要应用 5 解释某些化学现象 1 比较金属活动性强弱 例1 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 原电池原理应用 2 比较反应速率 例2 下列制氢气的反应速率最快的是 粗锌和1mol L盐酸 B A 纯锌和1mol L硫酸 纯锌和18mol L硫酸 C 粗锌和1mol L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液 D D 原电池原理应用 例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 4 判断溶液pH值变化 例5 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值变 溶液体积变化忽略不计 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 大 0 015 原电池原理应用 5 原电池原理的综合应用 例6 市场上出售的 热敷袋 的主要成分为铁屑 炭粉 木屑 少量氯化钠和水等 热敷袋 启用之前用