福建省晋江市季延中学高中化学 1.1.2原电池原理复习课件 苏教版选修4.ppt

本部分知识 1 单液原电池构成和工作原理2 双液原电池构成和工作原理3 原电池原理的应用4 电极反应式的书写5 一些常见的化学电源 知识储备 1 电流是如何形成的 电流的方向如何判断 2 哪些物质能导电 能导电的原因是什么 3 氧化还原反应的本质是什么 如何熟练判断氧化剂 还原剂 氧化反应 还原反应 课堂引入 已经学过化学能与热能能相互转化的原因 那么 你是否可推测化学能与电能相互转化的原因 将zn片插入h2so4溶液中有什么现象 为什么 将cu片插入h2so4溶液中有什么现象 为什么 演示探究 若将zn片 cu片用一导线连接再浸在h2so4溶液中 有什么现象 为什么 将一zn片 cu片平行插入h2so4溶液中 有什么现象 为什么 导线间接一电流计有何现象产生 为什么 用一干电池连接电流计验证电子流向 确定zn片 cu片的正负极是怎样的 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 电流计发生偏转 思考 1 铜片上有h2产生 说明在铜片附近发生了什么反应 2 电流计指针发生偏转的原因可能是什么 3 你能否分析在zn极和cu极上可能发生什么变化 并说明在原电池中产生电流的原因4 试小结所得到的实验和讨论结论 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上没有明显现象 锌片上有无色气体产生 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 铜片上有无色气体产生 锌片无明显现象 电流计发生偏转 h 在铜片上得到电子被还原成氢气 h 在铜片上得到电子被还原成氢气 说明有电子从锌片流入到铜片 结论小结 1 原电池反应中 产生电流的原因是什么 氧化还原反应产生的电子在外电路中定向移动2 原电池反应中 如何判断正负极 发生氧化反应的为负极 发生还原反应的为正极 通常两种金属 更活泼的为负极 3 原电池中如何形成闭合回路的 外电路 金属导体 中 电子由负极移向正极 电解质溶液中 阳离子移向正极 阴离子移向负极4 构成原电池的必备条件自发的氧化还原反应 两个电极 通常为不同电极 构成闭合回路 还原剂 zn 失去电子 发生氧化反应 氧化剂 h 在铜极上得到电子 发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极 经外电路 zn2 h so42 电流方向 本部分知识 1 单液原电池构成和工作原理2 双液原电池构成和工作原理3 原电池原理的应用4 电极反应式的书写5 一些常见的化学电源 复习与小结 1 cu h2so4 zn原电池的现象说明 电极反应 电流回路2 原电池中电流产生的原因和电流闭合回路的判断3 原电池的构成条件4 原电池电极反应式的书写 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 2h 2e h2 阴离子 阳离子 负极 正极 阳离子 归纳与整理 电极反应总式 氧化还原反应 原电池反应本质 cuso4溶液 用做电源 效率低 时间稍长电流就很快减弱 不适合实际应用 电池两个电极上都有红色物质生成 单液 电池的缺陷 电池两个电极上都有气泡生成 极化现象 在原有实验基础上进行改进 设计成一个能产生持续稳定电流的原电池 并用实验验证 实验探究一 cuso4溶液 思考 1 分析过程中电流产生的原因2 分析并书写电极反应式3 试总结盐桥的作用4 与单液原电池相比 双液池有哪些优点 5 小结双液原电池的构造 盐桥的作用 1 避免两溶液直接接触2 连通原电池的内电路3 平衡溶液中的离子电荷 1 请根据氧化还原反应 cu2 fe cu fe2 设计成原电池 2 请根据氧化还原反应 2fe3 2i i2 2fe2 设计成原电池 依据氧化还原反应 2ag aq cu s cu2 aq 2ag s 设计的原电池如图所示 请回答下列问题 1 电极x的材料是 电解质溶液y是 2 银电极为电池的 极 发生的电极反应为 x电极上发生的电极反应为 3 外电路中的电子是从 电极流向 电极 铜 或cu agno3溶液 正 ag e ag cu 2e cu2 负 cu 正 ag 本部分知识 1 单液原电池构成和工作原理2 双液原电池构成和工作原理3 原电池原理的应用4 电极反应式的书写5 一些常见的化学电源 原电池原理的应用 二 原电池原理的应用 1 原电池的设计 研制分析化学电源 3 促进某些氧化还原反应的进行 加快反应速率 4 寻找钢铁防腐蚀的方法 2 判断金属活动顺序 例 在理论上不能用于设计原电池的化学反应是 a hcl aq naoh aq nacl aq h2o l h 0b 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 0c 3cu s 8hno3 aq 3cu no3 2 aq 2no g 4h2o l h 0d 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o l h 0 a 非氧化还原反应不能设计为原电池反应 1 原电池的设计 1 请结合组成原电池的条件 将氧化还原反应 fe cu2 cu fe2 设计成一个原电池 1 电解液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 负极 正极 cuso4溶液 石墨 fe fe 2e fe2 cu2 2e cu 1 原电池的设计 2 将氧化还原反应 cu 2fecl3 2fecl2 cucl2设计成一个原电池 1 电解液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 负极 正极 fecl3溶液 石墨 cu cu 2e cu2 2fe3 2e 2fe2 1 原电池的设计 3 将氧化还原反应 2al 6hcl 2alcl3 3h2 设计成一个原电池 1 电解液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 负极 正极 盐酸 石墨 al 2al 6e 2al3 1 原电池的设计 4 将氧化还原反应 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 设计成一个原电池 1 电解液 2 电极材料 正极 负极 3 电极反应式 负极 正极 naoh溶液 石墨 al 2al 8oh 6e 2alo2 4h2o 问题探究将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸中 是否构成了原电池 若构成了原电池 负极材料是什么 电极反应式 能构成原电池 负极为铜棒 正极为铝棒 方法点拨 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别做原电池的负极和正极 2 确定电极材料和电解质中参与反应的物质3 根据原电池的构成特点确定其余电解质或电极4 构成闭合回路 练习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 2 比较金属的活泼性 知识小结 如何判断原电池的电极 从电极材料 较活泼金属 负极 从电极反应现象 溶解的一极 负极 从外电路电子流动方向 电子流出的一极 负极 从电极反应本质 被氧化的一极 负极 较不活泼金属或石墨 正极 不溶解 或产生气泡 有固体析出增重 的一极 正极 电子流进的一极 正极 被还原的一极 正极 练习2 x y z w四种金属片浸入稀盐酸中 用导线连接 可以组成原电池 实验结果如下图所示 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为 z y x w cu zn 为什么发生原电池反应可加快反应速率 zn2 负极 正极 zn 2e zn2 2h 2e h2 3 改变化学反应速率 练习1 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 zn mno2干电池应用广泛 其电解质溶液是zncl2 nh4cl混合溶液 1 该电池的负极材料是 电池工作时 电子流向 填 正极 或 负极 2 若zncl2 nh4cl混合溶液中含有杂质cu2 会加速某电极的腐蚀 其主要原因是除去cu2 最好选用下列试剂中的 填代号 a naohb znc fed nh3 h2o 练习2 09山东卷 zn 正极 锌与还原出来的cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b 原电池电极反应式的书写 方法归纳 2 根据反应发生的环境确定在两极生成的产物 5 利用原子守恒补充并配平其余物质 原子守恒 1 分析并判断自发进行的氧化还原反应 确定在两极发生反应的物质 3 根据化合价的变化情况确定电子的转移数 电子守恒 4 判断反应式两侧的电荷数 根据反应的环境用阴 阳离子来平衡电荷 如 酸性介质中用h 碱性介质中用oh 中性介质中h 和oh 只能出现在右侧 电荷守恒 神六 的太阳能电池 手机专用电池 三 化学电源 化学电源 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池 锂离子电池 银锌蓄电池 普通锌锰干电池 锌银纽扣电池 化学电源的分类 一 一次电池 负极 锌筒 zn 2e zn2 正极 石墨 2nh4 2mno2 2e 2nh3 mn2o3 h2o总反应 zn 2nh4 2mno2 zn2 2nh3 mn2o3 h2o 1 干电池 nh4cl糊状物为电解质 2 碱性锌锰干电池 碱性锌锰电池的优点 电流稳定 放电容量 时间增大几倍 不会气涨或漏液 普通锌锰干电池缺点 放电量小 放电过程中易气涨或漏液 zn 2oh 2e zn oh 2 2mno 2h o 2e 2mno oh 2oh zn 2mno 2h o zn oh 2 2mno oh 负极 正极 总反应 3 迷你型电池 电解质koh 银锌电池 另一写法zn 2oh 2e zno h2oag2o h2o 2e 2ag 2oh zn ag2o 2ag zno 负极是zn zn 2oh 2e zn oh 2正极是ag2o ag2o h2o 2e 2ag 2oh 电池总反应 zn ag2o h2o 2ag zn oh 2 大有发展前景的燃料电池燃料电池是利用氢气 天然气 甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池 目前燃料电池的能量转化率可达近80 约为火力发电的2倍 这是因为火力发电中放出的废热太多 燃料电池的噪声及硫氧化物 氮氧化物等废气污染都接近零 燃料电池发明于19世纪30年代末 经反复试验 改进 到20世纪60年代才开始进入实用阶段 第一代燃料电池的大致情况如下 二 燃料电池 氢氧燃料电池工作原理 2h2 4e 4h o2 4h 4e 4h2o 2h2 4e 4h o2 2h2o 4e 4oh 2h2 4oh 4e 4h2o o2 2h2o 4e 4oh 固体氢氧燃料电池 2h2 4e 2o2 2h2o o2 4e 2o2 2h2 4e 4h o2 4h 4e 2h2o 原电池电极反应式的书写 方法归纳 2 根据反应发生的环境确定在两极生成的产物 5 利用原子守恒补充并配平其余物质 原子守恒 1 分析并判断自发进行的氧化还原反应 确定在两极发生反应的物质 3 根据化合价的变化情况确定电子的转移数 电子守恒 4 判断反应式两侧的电荷数 根据反应的环境用阴 阳离子来平衡电荷 如 酸性介质中用h 碱性介质中用oh 中性介质中h 和oh 只能出现在右侧 电荷守恒 它是以两根金属铂片插入koh溶液中作电极 又在两极上分别通入甲烷和氧气 电极反应为 负极 正极 电池总反应 2o2 4h2o 8e 8oh ch4 10oh 8e co32 7h2o ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 甲烷新型燃料电池 分析溶液的ph变化 电解质为koh溶液若用c2h6 ch3oh呢 c2h6燃料电池 电解质为koh溶液负极 正极 电池总反应 ch3oh燃料电池 电解质为koh溶液负极 正极 电池总反应 7o2 14h2o 28e 28oh 2c2h6 36oh 28e 4co32 24h2o 2c2h6 7o2 8koh 4k2co3 10h2o 3o2 6h2o 12e 12oh 2ch3oh 16oh 12e 2co32 12h2o 2ch3oh 3o2 4koh 2k2co3 6h2o 铝 空气燃料电池 海水 负极 正极 电池总反应 3o2 12e 6h2o 12oh 4al 12e 4al3 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成 用h2so4作电解液 总反应式为 pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o 1 试写出放电时的正 负极反应式正极 负极 2 试写出充电时的阳 阴极反应式阳极 阴极 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o pb so42 2e pbso4 pbso4 2h2o 2e pbo2 4h so42 pbso4 2e pb so42 接电源负极 接电源正极 三 二次电池 可充电 当向外提供0 5mol电子时 消耗硫酸的物质的量为 0 5mol 铅蓄电池优缺点简析 缺点 比能量低 笨重 废弃电池污染环境 优点 可重复使用 电压稳定 使用方便 安全可靠 价格低廉 其它二次电池 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 聚合物锂离子蓄电池 2 银锌蓄电池 1970 1975 开发了先进的银锌 镍镉电池技术 1975 1983 为美国海军生产潜水艇用银锌电池 1979 1987 为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池 1998 1992 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇 银 锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源 它的充电和放电过程可以表示为 2ag zn oh 2ag2o zn h2o 此电池放电时 负极上发生反应的物质是 a agb zn oh 2c ag2od zn d 电极反应 负极 zn 2e 2oh zn oh 2 正极 ag2o 2e h2o 2ag 2oh 3 镍镉电池 负极材料 cd 正极材料 涂有nio2 电解质 koh溶液 反应式如下 写出电极反应式 特点 比铅蓄电池耐用 可密封反复使用 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 a cd a b nio oh d ni oh 2 c cd oh 2 电极反应 负极 cd 2e 2oh cd oh 2 正极 2nio oh 2e 2h2o 2ni oh 2 2oh 4 锂电池 非水有机溶剂电解液 负极 2li 2e 2li 正极 i2 2e 2i 总反应 2li i2 2lii 跟相同质量的其它金属作负极相比 使用寿命延长 高能 质轻 电压高 工作效率高 储存寿命长 课堂练习 1 宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池 其电池反应为2h2 o2 2h2o 电解质溶液为koh 反应保持在高温下 使h2o蒸发 正确叙述正确的是 a h2为正极 o2为负极b 电极反应 正极 o2 2h2o 4e 4oh c 电极反应 负极 2h2 4oh 4h2o 4