高中化学精：第四章第一节《原电池》原创课件完整版(人教版选修4)ppt课件

第四章电化学基础,第一节原电池,人教版选修4化学反应原理,恩施高中化学教科室：老祁,一、复习回顾原电池的工作原理,1、原电池是_的装置。原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应为_，该反应是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是_极，其电极反应为_，该反应是_反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应.,负,Zn2e-=Zn2+,氧化,正,2H+2e-=H2,还原,负,Zn2e-=Zn2+,氧化,正,Cu2+2e-=Cu,还原,【实验验证化学能转化为电能的客观事实】,2、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,（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：电极需插进电解质溶液中；,形成条件三：必须形成闭合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能发生自发的氧化还原反应。（最本质的条件）,3、组成原电池的条件,.,4.电极反应式和总反应式的书写,1.找出原电池的正负极,正极：Cu极负极：Zn极,2.结合电解质溶液，找出氧化产物和还原产物,氧化产物：Zn2-还原产物：Cu,3.写出电极反应式与总反应式,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（氧化反应）,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2+Cu,练习：,1.下列哪几个装置能形成原电池？,A,B,D,F,M,C,N,O,V,X,V,V,V,X,X,X,V,练习：,正极：负极：,2.判断下列原电池的正负极？,AlMg,MgAl,AlCu,(金属活泼性),(Mg不与NaOH反应),(Al发生钝化),练习：,3.写出电极反应式和总反应式,正极：负极：,(Al)(Mg),Mg2e-=Mg2+（氧化反应）,2H+2e-=H2（还原反应）,总反应：Mg+2H+=Mg2+H2,正极：负极：,(Cu)(Fe),Cu2+2e-=Cu（还原反应）,总反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu,Fe2e-=Fe2+（氧化反应）,5、对锌铜原电池工作原理的进一步探究,提出问题：左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？,造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，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，不再构成原电池了，也就没有电流在产生。,改进措施？,将锌片与硫酸铜溶液隔离,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,盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？,阅读教材72页,得出结论,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，避免氧化剂与还原剂直接接触。,（2）阴阳离子的移动平衡电荷。,在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（氧化反应）,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2+Cu,电池符号：ZnZnSO4CuSO4Cu负极盐桥正极,二、由两个半电池组成的原电池的工作原理（双池电池）,1、把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在与电极材料含有相同阳离子的电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,.,2、电极反应式、电池的总反应方程式和电池符号的书写：,负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（氧化反应）,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2+Cu,电池符号：ZnZnSO4CuSO4Cu负极盐桥正极,、盐桥的作用：a.使整个装置构成通路，避免氧化剂与还原剂直接接触。,b.阴阳离子的移动平衡电荷。,3、原电池正负极的判断,电极增重或产生气泡,电极溶解,反应现象,还原反应,氧化反应,发生反应,阳离子移向电极,阴离子移向电极,离子流动的方向,电子流入,电子流出,电子流动的方向,较弱或者能导电的非金属,活泼性较强的金属,电极材料,正极,负极,判断依据,4、电解质溶液和电极材料的选择,（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一般应与电极材料具有相同的阳离子。,、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液,5、原电池的设计例1、利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu，设计一个原电池.,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,化合价升高失2e-,化合价降低得2e-,例2、利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图,（Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）,化合价降低得2e-,Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+,化合价升高失2e-,Cu,C,CuCl2,FeCl3,装置图,离子方程式Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+,总结,1、复习回忆了原电池的形成。2、进一步了解原电池的反应原理，正确书写电极反应式。3、利用氧化还原反应原理设计了原电池。,1、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）,3,2、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,3、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()AabcdBacdbCcab.dDbdca,B,4、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,A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.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,D,Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,化合价升高失2e-,化合价降低得2e-,电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。,电极反应式：负极：Cu2e-=Cu2+正极：2Ag+2e-=2Ag,电解液：Cu(NO3)2、AgNO3,5、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。,1.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能实现该反应的原电池是()2.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。,B,