高中化学 专题1 第2单元 第1课时 原电池的工作原理同步导学课件 苏教版选修4.ppt

第二单元化学能与电能的转化第1课时原电池的工作原理 1 装置如右图所示是 装置 是借助 反应将 转化为 的装置 zn是 cu是 外电路电子由 通过导线流向 原电池 原电池 氧化还原 化学能 电能 负极 正极 zn cu 请分别写出电极反应式和总反应方程式 负极反应式 正极反应式 总反应方程式 zn 2e zn2 cu2 2e cu zn cu2 zn2 cu 2 工作原理原电池原理是把 分开进行 还原剂在 极上失去电子发生 反应 电子通过导线流向 极 氧化剂在 极上得到电子发生 反应 氧化反应和还原反应 负 氧化 正 正 还原 1 设计原电池时 用 的物质作为负极 负极向外电路提供电子 用 的物质作为正极 正极从外电路得到电子 2 在原电池的内部 两极浸在 中 并通过 的定向运动而形成内电路 3 放电时 负极上的电子通过导线流向 再通过溶液中离子形成的 构成回路 原电池的设计 还原性较强 氧化性较强 电解质溶液 阴 阳离子 正极 内电路 慎思1 盐桥内盛放的是什么物质 其作用是什么 答案 盐桥内通常装有含有琼脂的kcl饱和溶液 离子在盐桥中能定向移动 通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来 可使电流持续传导 使用盐桥将两个半电池完全隔开 使副反应减至最小程度 可以获得单纯的电极反应 便于分析放电过程 有利于最大程度地将化学能转化为电能 慎思2 原电池形成的条件是什么 答案 1 两个活泼性不同的电极 其中一个相对来说较活泼 另一个相对来说较不活泼 二者直接或间接地连在一起 插入电解质溶液中 2 电解质溶液 3 形成闭合回路 4 能自发地发生放出能量的氧化还原反应 慎思3 在原电池内部 电解质溶液中的阴 阳离子是如何移动的 答案 阴离子移向负极 阳离子移向正极 原电池正 负极的判断方法 naoh aq c 该电池的内外电路中 电流均是由电子定向移动形成的d al是电池正极 开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 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 例如 镁 铝电极在稀硫酸中构成原电池 镁为负极 铝为正极 但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液 则铝为负极 镁为正极 体验1 在下图所示装置中 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 答案 c 解释 本题通过电极变化来确定电极 n棒变细 即n极上发生氧化反应 n棒金属较活泼 排除a d 由m棒变粗 可知b不正确 1 加快氧化还原反应的速率例如 在锌与稀h2so4反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的速率加快 2 比较金属活动性的强弱例如 有两种金属a和b 用导线连接后插入到稀h2so4中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 根据电极现象判断出a是负极 b是正极 由原电池原理可知 金属活动性a b 原电池原理的应用 3 设计化学电池例如 以2fecl3 cu 2fecl2 cucl2为依据 设计一个原电池 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极电极反应式 负极 cu 2e cu2 正极 2fe3 2e 2fe2 2 确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 若为气体 如h2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如pt 碳棒 作负极 发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差 本例中可用铜棒作负极 用铂丝或碳棒作正极 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溶液作电解质溶液 4 构成闭合回路 4 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 5 用于金属的防护 例2 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 如下图所示 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 解析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 2e cu2 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 电解质溶液只能用含ag 的电解质溶液 如agno3溶液 而正极材料的活泼性比cu弱 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 实验装置图如右图pt 合理即可 2ag 2e 2agcucu 2e cu2 2 cuagagno3溶液 将两个隔离的电解质溶液连接起来 可使电流持续传导 cuag 1 例析原电池的设计过程 2 设计原电池时 若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液 可用水作电解质 但为了增强其导电性 通常加入强碱或一般的强酸 如燃料电池 水中一般要加入koh或h2so4 若给出的是离子方程式 则电解质溶液是含氧化性离子的酸或可溶性盐 此时电解质可能不唯一 体验2 一个原电池反应的离子方程式是zn cu2 zn2 cu 该原电池的正确组成是 答案 c 解释 本题考查原电池的组成 活泼金属为负极 且能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应 案例 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证fe cu的金属活动性 他们提出了以下两种方案 请你帮助他们完成有关实验项目 方案 有人提出将大小相等的铁片和铜片 分别同时放入稀硫酸 或稀盐酸 中 观察产生气泡的快慢 据此确定它们的活动性 该原理的离子方程式为 实验探究三原电池原理的应用 判断金属活泼性 方案 有人利用fe cu作电极设计成原电池 以确定它们的活动性 试画出原电池装置图 标出原电池的电极材料和电解质溶液 并写出电极反应式 正极反应式 负极反应式 方案 结合你所学的知识 帮助他们再设计一个验证fe cu活动性的简单实验方案 与方案 不能雷同 用离子方程式表示其反应原理 答案 fe 2h fe2 h2 如下图所示2h 2e h2 f