高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能--电池（第1课时）原电池的工作原理课件1鲁科版选修4.ppt

选修4第1章3节化学能转化为电能-电池第1课时原电池的工作原理1,学习目标,了解原电池及工作原理掌握化学能转化为电能认识化学反应原理为人类提供能量的重要性，增强创新意识,一、铜锌原电池的实验探究1装置,有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,电极材料均插入电解质溶液中。,两极相连形成闭合电路。,（1）内部条件：能自发进行氧化还原反应；,（2）外部条件：,构成原电池的条件：,讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？,2盐桥(1)成分：KCl饱和溶液。(2)离子移动方向：Cl移向溶液；K移向溶液。(3)作用使两个半电池溶液连成一个通路。使两溶液保持电中性。,ZnSO4,CuSO4,3实验现象,偏转,偏转,减少,减少,增加,增加,4.实验分析及电极反应,失电子,负极,氧化反应,还原反应,溶液中Cu2得电子,正极,Cu22eCu,ZnZn22e,负极,正极,二、原电池1定义：将转化为的装置。2构成条件(1)由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极，一般较活泼金属作，较不活泼金属或非金属作。(2)两电极必须同时浸在中。(3)两电极之间要用导线(或盐桥)形成。(4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具备此条件)。,化学能,电能,负极,正极,电解质溶液,闭合回路,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液H2SO4,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,总反应：,负极,正极,2H+2e-=H2,Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(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,3工作原理(以铜锌原电池为例),3、原电池的工作原理：,锌片,Zn-2e-=Zn2+,氧化反应,铜片,2H+2e-=H2,还原反应,电子由锌片经外电路流向铜片,负极,正极,Zn+2H+=Zn2+H2,（负极正极）,电子流向：,负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，,电子从负极经外电路流向正极，,正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,SO42-,A,e-,原电池的工作原理示意图：,开放探究(1)构成原电池的化学反应有何特点？(2)如何用反应2Fe3Fe=3Fe2设计原电池？提示：(1)必须是自发的氧化还原反应，原电池是化学能转化为电能的装置，发生的反应必定是放热反应，即反应的焓变小于零。(2)(其他答案合理也可),正、负极的判断1由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。2根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。3根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。,4根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。5根据电极是否被溶解判断：被溶解的电极为负极，增重或有气泡产生的电极为正极。,原电池正负极判断,1.由组成原电池的电极材料判断一般：负极的金属正极的金属或导体，以及某些金属氧化物可以理解成：与电解质溶液反应,练习：Mg-Al-H2SO4中是正极，是负极Mg-Al-NaOH中是正极是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性较强,活泼性较弱,非金属,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断电子由流出，流入；电流由流出，流入。,负极,正极,正极,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断负极电子，发生反应正极电子，发生反应,失,得,氧化,还原,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断阴离子向极移动（负极带正电荷）阳离子向极移动（正极带负电荷）,负,正,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断负极；正极；,牺牲、溶解,增重、气泡,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断,6.燃料电池中燃料在反应氧化剂在反应,负极,正极,【交流研讨】,如何改进原电池装置？,盐桥的作用：（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷。,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,？,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。,【观察与思考】改进后的原电池装置有哪些优点？,2、提高了能量转化率（化学能电能）；,3、能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）；,1、能够产生持续稳定的电流；,【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。,基于盐桥的作用，可以对上述原电池装置加以改进设计成化学电源。,4.电极反应式的书写方法,(2)复杂反应式的书写,(1)一般电极反应式的书写,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。,注：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。,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,二、由两个半电池组成原电池的工作原理,【练习】根据反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液,写出电极反应方程式.,负极:,Zn2e-=Zn2+,正极:,Cu2+2e-=Cu,设计盐桥原电池的思路：,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,1.根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。2.根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液；3.外电路用导线连通，可以接用电器；4.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。,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。,三、原电池原理的主要应用：,5.解释某些化学现象。,同步练习,1在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()AH2SO4(aq)BaCl2(aq)=2HCl(aq)BaSO4(s)H0B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H0D3Cu(s)8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)2NO(g)4H2O(l)H0,解析：用于设计成原电池的反应一般为放热的、可以自发进行的氧化还原反应，所以A不能，因为A为复分解反应，是非氧化还原反应。答案：A,2将铜和锌用导线连接插入到盐酸中，关于该装置的叙述，正确的是()A锌是负极，铜的表面有气泡B电子从铜极经外电路流向锌极C溶液中Cl向铜极移动D溶液的pH基本没有变化,解析：B项锌失去电子，电子从负极流向正极，电流方向与电子流向相反，B错；原电池中阴离子流向负极，C错；H在正极得电子生成H2，所以溶液中H浓度降低，pH增大。答案：A,333.3关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A电子从锌电极通过电流表流向铜电极B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H2e=H2D取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变,解析答案,解析锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu22e=Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。答案A,1,2,3,4,4.在下图中的8个装置中，属于原电池的是_。,解析：构成原电池要有四个基本条件。a.电解质溶液；b.两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；c.能自发地发生氧化还原反应；d.形成闭合回路。符合条件。答案：,5.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。,电极X的材料是；电解质溶液Y是；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；外电路中的电子是从电极流向电极。,Cu,AgNO3,正,Ag+e-=Ag,Cu-2e-=Cu2+,Cu,Ag,46.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。,解析答案,1,2,3,4,7.根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置