《原电池》公开课课件（人教版化学选修4）

第四章电化学基础,第一节原电池,原电池,温故知新,1、原电池：把化学能转化为电能的装置。,2、构成原电池的条件,（1）两极：有两种活泼性不同的金属（或金属与非金属）；（2）一液：两电极在电解质溶液中；（3）一闭合：形成闭合回路;,原电池反应的本质是氧化还原反应。,Cu,Zn,2e-,Cu2+,2e-,Cu2+,CuCu,Zn2+,CuSO4溶液,Zn2+,原电池的工作原理,原理分析,负极:正极：,总反应：Zn+Cu2+Zn2+Cu,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,氧化反应,还原反应,2.电子流向：负极流出经导线流向正极，阳离子在正极得电子,3.离子流向：阴离子负极，阳离子正极,原电池工作原理小结,Zn2+,H+,H+,+,Zn2e-=Zn2+,总反应：,2H+2e-=H2,Zn+2H+=Zn2+H2,（氧化反应）,（还原反应）,锌片：,铜片：,Cu-Zn原电池工作原理,负极：,正极：,例1.下列装置中能组成原电池的是(),C,原电池的判断,例2.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该反应的的原电池正确组合是（）,C,原电池构成条件,例3.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.Cu,原电池的工作原理,B,练习.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A、不变B、先变大后变小C、逐渐变大D、逐渐变小,C,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),电极方程式书写,(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,书写电极方程式方法：,确定负极材料和得电子的物质，确定正负极产物2、利用电荷守恒写出电极反应式,Zn-Ag-稀硫酸原电池,负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,Zn-Cu-稀盐酸原电池,Fe-Ag-CuSO4原电池,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,应用：比较金属活动性强弱,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:.,1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属,原电池的设计,Fe2e-=Fe2+Cu2+2e-=Cu,问题：下图是我们在必修2中学习过的锌片和铜片与CuSO4构成的原电池，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？,原电池,原因：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，会有铜在锌片表面析出，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。,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,2、盐桥的作用：（1）使两溶液保持电中性，。（2）形成闭合回路,双液原电池,1、盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。K+和Cl-能在胶冻内自由移动。,3、双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,得出结论,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。,（2）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。取出盐桥，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。,由两个半电池组成原电池的工作原理,（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）探究组成原电池的条件,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,设计盐桥原电池的思路：,还原剂和氧化产物为负极的半电池氧化剂和还原产物为正极的半电池,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液外电路用导线连通，可以接用电器内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路,能产生稳定、持续电流的原电池应具备什么条件？,1.要有导电性不同的两个电极2.两个半反应在不同的区域进行3.用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,小结,双液原电池的工作原理,盐桥中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，使电流持续传导。,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,总反应：Zn+Cu2+Zn2+Cu,两个原电池装置本质上是完全相同的。,原电池的工作原理,练习：,为了获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？,请将氧化还原反应Cu+2Ag+=Cu2+2Ag,设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置,Cu,CuSO4,Ag,AgNO3,利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,(+),(-),负极（Cu）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）,(+),(-),原电池的设计,练习1.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()(A)正极附近的SO42离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出,D,巩固练习,练习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,(D),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,练习3.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,Age=Ag,Cu-2e=Cu2,负(Cu),正(Ag),1.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：,y0.015(mol),x0.015(mol),3.75104(mol/L),pH-lg3.75104,4-lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,得：,2222.4,xy0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+2eH2,大,0.015,拓展提高,2.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。,(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？,(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。,(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？,(1)热敷袋使用时，为什么会