江苏省邳州市第二中学2012-2013学年高中化学 第四章《原电池》课件 新人教版选修4

1、第四章电化学基础第四章电化学基础第一节原电池第一节原电池课程标准导航课程标准导航1.原电池的工作原理。原电池的工作原理。2能表示电极反应式和电池反应方程式。能表示电极反应式和电池反应方程式。3能设计原电池装置。能设计原电池装置。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习一、原电池原理一、原电池原理1原电池的概念和实质原电池的概念和实质(1)概念：将概念：将_转化为转化为_的装置。的装置。(2)实质：利用能自发进行的实质：利用能自发进行的_反反应把化学能转化为电能。应把化学能转化为电能。化学能化学能电能电能氧化还原氧化还原2原电池工作原理原电池工作原理(以锌铜原电池为例以锌铜原电池为例)装

2、装置置示示意意图图现现象象锌片锌片_，铜片上有，铜片上有_,电流表指针发生电流表指针发生_逐渐溶解逐渐溶解红色物质沉积红色物质沉积偏转偏转电极电极Zn电极电极Cu电极电极电极名称电极名称负极负极正极正极得失电子得失电子失电子失电子得电子得电子电子流向电子流向流出流出流入流入反应类型反应类型氧化反应氧化反应还原反应还原反应电极反应式电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反应式总反应式ZnCu2=Zn2Cu3.原电池形成的条件原电池形成的条件(1)两个两个_的电极；的电极；(2)_ 溶液；溶液；(3)形成形成_回路。回路。(4)能自发地发生能自发地发生_反应。反应。活泼性不同活泼性不同电解质

3、电解质闭合闭合氧化还原氧化还原二、原电池的设计二、原电池的设计1依据依据理论上，能自发进行的理论上，能自发进行的_均均能设计成原电池。能设计成原电池。2实际设计时应注意的几个方面实际设计时应注意的几个方面(1)外电路外电路氧化还原反应氧化还原反应还原性较强还原性较强能导电能导电电解质电解质阴、阳阴、阳(3)闭合回路闭合回路负极负极正极正极自主体验自主体验1下列装置中，电流表指针能发生偏转的下列装置中，电流表指针能发生偏转的是是()解析：选解析：选D。A项中锌电极和乙烧杯中的电项中锌电极和乙烧杯中的电解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成解质溶液不能发生氧化还原反应，不能构成原电池，原电池，A项

4、错误；项错误；B项中冰醋酸不导电，项中冰醋酸不导电，不构成原电池，不构成原电池，B项错误；项错误；C项中装置符合项中装置符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此电路中无电流，于短路，因此电路中无电流，C项错误。项错误。2下列反应不可用于设计成原电池的是下列反应不可用于设计成原电池的是()ACaCO32HCl=CaCl2CO2H2OBZnCuSO4=ZnSO4CuCZn2HCl=ZnCl2H2D4Al3O26H2O=4Al(OH)3解析：选解析：选A。自发氧化还原反应理论上都可。自发氧化还原反应理论上都可以设计成相应的原电池。但是以设计成相应的

5、原电池。但是A的反应为非的反应为非氧化还原反应，所以不能设计成原电池。氧化还原反应，所以不能设计成原电池。3.如图所示装置，下列说法正确的是如图所示装置，下列说法正确的是()ACu为正极，为正极，Cu片上发生还原反应片上发生还原反应BCu为正极，为正极，Cu片上发生氧化反应片上发生氧化反应CCu为负极，为负极，Cu片上发生还原反应片上发生还原反应DCu为负极，为负极，Cu片上发生氧化反应片上发生氧化反应解析：选解析：选A。原电池的总反应为：。原电池的总反应为：Zn2H=Zn2H2，所以铜作正极，铜片上发，所以铜作正极，铜片上发生还原反应。生还原反应。要点突破讲练互动要点突破讲练互动原电池正、负

6、极的判断原电池正、负极的判断方法方法探究导引探究导引1如何根据给定方程式判断构成原电如何根据给定方程式判断构成原电池的正负极？池的正负极？提示：提示：原电池正、负极的判断基础是自发进原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。原反应的一极为正极。要点归纳要点归纳1原电池的判定原电池的判定先分析有无外接电源，无外接电源的可能为先分析有无外接电源，无外接电源的可能为

7、原电池；然后依据原电池的形成条件分析判原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是断，主要是“四看四看”：一看电极：一看电极两极为导两极为导体且存在活泼性差异体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为燃料电池的电极一般为惰性电极惰性电极)。二看溶液二看溶液两极插入电解质溶液中。三看两极插入电解质溶液中。三看回路回路形成闭合回路或两极直接接触。四形成闭合回路或两极直接接触。四看本质看本质有无自发的氧化还原反应发生。有无自发的氧化还原反应发生。2原电池正、负极的判断方法原电池正、负极的判断方法负极负极正极正极电极材料电极材料较活泼的金属较活泼的金属较不活泼或非较不活泼或非金属金属电子流向电子流向

8、电子流出的一电子流出的一极极电子流入的一电子流入的一极极电流流向电流流向电流流入的一电流流入的一极极电流流出的一电流流出的一极极离子移动方离子移动方向向阴离子移向的阴离子移向的一极一极阳离子移向的阳离子移向的一极一极反应类型反应类型发生氧化反应发生氧化反应的一极的一极发生还原反应发生还原反应的一极的一极电极质量变电极质量变化化电极质量减轻电极质量减轻的一极的一极电极质量增加电极质量增加的一极的一极特别提醒特别提醒(1)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，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。如镁还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝

9、为正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。铝为负极，镁为正极。(2)原电池中并非只有负极电极材料参与化学原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应。有的两极都参与化学反应，如可充电反应。有的两极都参与化学反应，如可充电电池，有的两电极材料都不参与化学反应，电池，有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧燃料电池。如氢氧燃料电池。即时应用即时应用1有如图所示的两个原电池装置，下列说有如图所示的两个原电池装置，下列说法不正确的是法不正确的是()AA池中负极的电极反应为池中负极的电极反应为Mg2e=Mg2BMg

10、在在A池中为负极，在池中为负极，在B池中为正极池中为正极CB池中电子的流向：池中电子的流向：MgAlD原电池工作一段时间后，原电池工作一段时间后，A池溶液的池溶液的pH会会增大增大解析：选解析：选C。判断原电池正负极，除考虑活。判断原电池正负极，除考虑活泼性还要注意电解质溶液对正负极的影响。泼性还要注意电解质溶液对正负极的影响。对于稀硫酸来说，镁是比铝更活泼的金属；对于稀硫酸来说，镁是比铝更活泼的金属；但对于氢氧化钠溶液来说，铝是比镁更活泼但对于氢氧化钠溶液来说，铝是比镁更活泼的金属，所以的金属，所以A池中镁是负极，池中镁是负极，B池中铝是负池中铝是负极，极，B对；对；A池中电极反应为池中电极

11、反应为Mg2e=Mg2，A对；对；B池中电子流向为池中电子流向为AlMg，C项错。项错。A池中正极池中正极2H2e=H2，随着反应进，随着反应进行，行，c(H)减少，减少，pH增大，增大，D对。对。探究导引探究导引2为什么锌与稀硫酸反应时，加入少为什么锌与稀硫酸反应时，加入少量量CuSO4，会使反应速率加快？，会使反应速率加快？提示：提示：锌与稀硫酸反应时，加入少量锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4，Cu2被锌置换出来，生成的单质被锌置换出来，生成的单质Cu附着在锌的附着在锌的表面，此时会发生原电池反应，锌为负极，使表面，此时会发生原电池反应，锌为负极，使反应速率加快。反应速率加快。原电池原

12、理的应用原电池原理的应用要点归纳要点归纳1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率在金属与酸溶液的置换反应中，通过形成原电在金属与酸溶液的置换反应中，通过形成原电池而使反应速率加快。池而使反应速率加快。2比较金属活动性的强弱比较金属活动性的强弱例如：有两种金属例如：有两种金属a和和b，用导线连接后插入，用导线连接后插入到稀到稀H2SO4中，观察到中，观察到a极溶解，极溶解，b极上有气极上有气泡产生。根据电极现象判断出泡产生。根据电极现象判断出a是负极，是负极，b是是正极正极,由原电池原理可知由原电池原理可知,金属活动性金属活动性 ab。3设计化学电池设计化学电池例如：以例如：以2FeCl3

13、Cu=2FeCl2CuCl2为依为依据，设计一个原电池。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两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。极反应式。负极：负极：Cu2e=Cu2正极：正极：2Fe32e=2Fe2(2)确定电极材料确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该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；若为气体金属直接作负极；若为气体(如如H2)或溶液中或溶液中的还原性离子，可用惰性电极的还原性离子，可用惰性电极(如如Pt、碳棒、碳棒)作负极。作负极。发生还原反应的

14、电极材料必须比负极材料活发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。泼性差。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。极。(3)确定电解质溶液确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。溶液作电解质溶液。(4)构成闭合回路。构成闭合回路。4寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源5用于金属的防护用于金属的防护如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。相连，使锌作原电池

15、的负极，铁闸作正极。特别提醒特别提醒设计原电池时，若氧化还原方程式无明确的设计原电池时，若氧化还原方程式无明确的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强电解质溶液，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，水中一般要加入燃料电池，水中一般要加入KOH或或H2SO4；若；若给出的是离子方程式，则电解质溶液是含氧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，此时电解质不惟化性离子的酸或可溶性盐，此时电解质不惟一。一。即时应用即时应用2把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成

16、原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时相连时, a为负极。为负极。c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c。a、c相相连时，连时，c极上产生大量气泡。极上产生大量气泡。b、d相连时相连时,b极极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为序由强到弱的为()AabcdBacdbCcabd Dbdca解析：选解析：选B。根据原电池原理，作为负极的。根据原电池原理，作为负极的金属的活动性比正极金属的活动性强。电子金属的活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，溶

17、液中的流动方向相反，溶液中的H在正极上得电子在正极上得电子生成生成H2，因此可依次作出如下判断：活动性，因此可依次作出如下判断：活动性ab，cd，ac，db,综合得到结论：金综合得到结论：金属活动性顺序为属活动性顺序为acdb，所以，所以B项正项正确。确。题型探究权威预测题型探究权威预测原电池的工作原理及构成条件原电池的工作原理及构成条件 (2010高考广东卷改编题高考广东卷改编题)铜锌原电池铜锌原电池(如图如图)工作时，下列叙述正确的是工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为：正极反应为：Zn2e=Zn2B电池反应为：电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从正极流向负极在外电路

18、中，电子从正极流向负极D盐桥中的盐桥中的K移向移向ZnSO4溶液溶液【解析解析】Zn是原电池的负极，故是原电池的负极，故A错；原错；原电池总反应与没有形成原电池时的氧化还原电池总反应与没有形成原电池时的氧化还原反应相同，故反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电流由正极流向负极，方向，在外电路中，电流由正极流向负极，因电子流向与电流的方向相反，即电子由负因电子流向与电流的方向相反，即电子由负极流向正极，故极流向正极，故C错误；在溶液中，阳离子错误；在溶液中，阳离子向正极移动，故向正极移动，故D错。错。【答案答案】B【易误警示易误警示】(1)注意电子与电

19、流的方向：注意电子与电流的方向：原电池中电子流向由负极到正极，外电路电原电池中电子流向由负极到正极，外电路电流流向与之相反。流流向与之相反。(2)原电池中，电池可能与电解质溶液反应，原电池中，电池可能与电解质溶液反应，也可能与电解质溶液不反应。也可能与电解质溶液不反应。 M、N、P、E四种金属，四种金属，MN2=NM2M、P用导线连接放入硫酸氢用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，钠溶液中，M表面有大量气泡表面有大量气泡原电池原理的应用原电池原理的应用N、E用导线连接放入用导线连接放入E的硫酸溶液中，电的硫酸溶液中，电极反应为极反应为E22e=E，N2e=N2。四种金属的还原性由强到弱顺序是四种金属的还原性由强到弱顺序是()APMNEBENMPCPNME DEPMN【解析解析】由由知，活泼性知，活泼性MN，M、P用用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面产生表面产生气泡，构成原电池正极，活泼性气泡，构成原电池正极，活泼性PM；N、E构成的原电池构成的原电池N作负极，活泼性作负极，活泼性NE。【答案答案】A原电池正负极活泼性