原电池课件人教选修

1、1以铜锌原电池为例，熟练掌握原电池的工作原理。以铜锌原电池为例，熟练掌握原电池的工作原理。2能正确判断原电池的正负极。能正确判断原电池的正负极。3熟练书写原电池的电极、电池反应方程式。熟练书写原电池的电极、电池反应方程式。第一节原电池第一节原电池1电流是怎样形成的？电流是怎样形成的？提示提示电子的定向移动形成电流。电子的定向移动形成电流。2什么是氧化还原反应？什么是氧化还原反应？提示提示有电子得失或共用电子对偏移的化学反应叫氧化还有电子得失或共用电子对偏移的化学反应叫氧化还原反应，表现为化合价的变化。原反应，表现为化合价的变化。 笃学一笃学一原电池原电池1.装置装置如图所示是如图所示是 装置，

2、是借助装置，是借助 反应将反应将 转化为转化为 的装置。的装置。Zn是是 ，Cu是是 ，外电路电子由，外电路电子由 通过导线流向通过导线流向 。请分别写出电极反应式和总反应方。请分别写出电极反应式和总反应方程式：程式：负极：负极：；正极：正极：；总反应方程式：总反应方程式：。原电池原电池氧化还原氧化还原化学能化学能电能电能负极负极正极正极ZnCuZn2e=Zn2Cu22e=CuZnCu2=Zn2Cu氧化反应氧化反应Zn2eZn2电解质溶液电解质溶液失失e,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H2eH2阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极 正极正极 Zn2eZn22H2eH

3、2Zn2HZn2H2 (离子方程式）离子方程式）ZnH2SO4ZnSO4H2 （化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应负极：负极：正极：正极：总反应：总反应： （氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）锌锌铜铜原电池原电池笃学二笃学二、原电池反应原理、原电池反应原理 粒子流向粒子流向 电子：负极电子：负极正极正极 电流：正极电流：正极负极负极 溶液中阴离子溶液中阴离子负极负极 溶液中阳离子溶液中阳离子正极正极 电极电极反应反应 负负极：极：氧氧化反应化反应 活泼金属失电子变阳离子活泼金属失电子变阳离子 正正极：极：还还原反应原反应 溶液中离子得电子溶液中离子得电子 总反应：负极金属与

4、电解液的离子反应总反应：负极金属与电解液的离子反应 【慎思【慎思1】 盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？提示提示盐桥内通常装有含有琼胶的盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液。离子在饱和溶液。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

5、为电能。电过程，有利于最大程度地将化学能转化为电能。笃学三笃学三原电池形成的条件是什么？原电池形成的条件是什么？提示提示两个活泼性不同的电极，其中一个相对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。间接地连在一起，插入电解质溶液中。电解质溶液。电解质溶液。形成闭合回路。形成闭合回路。能自发地发生放出能量的氧化还原反应。能自发地发生放出能量的氧化还原反应。下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是练习练习1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；、判断下列哪些装置

6、构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()()2H2eH2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2eZn2Zn2HZn2H2()()负极负极：正极正极：总总反应反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2eZn22H2eH2Zn2HZn2H2Fe2eFe2Cu22eCuFeCu2Fe2CuFeCuSO4CuFeSO4 ()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2eZn2Cu22eCuZnCu2Zn2Cu或或 ZnCuSO4ZnSO4Cu笃学四笃学四、原电池电极反应的书写方法、原电池电极反应的书

7、写方法 正极反应正极反应 负极反应负极反应 总反应总反应 负极金属与电解质溶液的离子反应负极金属与电解质溶液的离子反应 负极金属失电子变成阳离子的反应负极金属失电子变成阳离子的反应 总反应减去负极反应总反应减去负极反应 【例【例1】将将Mg条、条、Al条平行插入一定浓度的条平行插入一定浓度的NaOH溶液溶液中，用导线、电流计连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中，用导线、电流计连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是中正确的是()。AMg比比Al活泼，活泼，Mg失去电子被氧化成失去电子被氧化成Mg2B负极反应式为：负极反应式为：Al3e4OH=AlO22H2OC该电池的内外电路中，电流均

8、是由电子定向移动形成该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的的DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出析出 NaOH(aq)(1)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶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。液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正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，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。极。(2)原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应。有的两原电池中并非只

9、有负极电极材料参与化学反应。有的两极都参与化学反应，如可充电电池，有的两电极材料都不参与极都参与化学反应，如可充电电池，有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧燃料电池。化学反应，如氢氧燃料电池。【体验【体验1】在下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，在下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中物质，其中可以成立的是可以成立的是()。【体验【体验2】 X、Y、Z都是金属，把都是金属，把X浸入浸入Z的硫酸盐溶液中，的硫酸盐溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X与与Y组成原电池时，组成原电池时，Y为负极。为负

10、极。X、Y、Z三三种金属的活动性顺序为种金属的活动性顺序为A、XY Z B、X Z YC、Y X Z D、Y Z XC【体验【体验3】把把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若硫酸中组成原电池。若A、B相连时，相连时，A为负极；为负极；C、D相连时，相连时，D上产生大量气泡；上产生大量气泡；A、C相连时，电流由相连时，电流由C经导线流向经导线流向A；B、D相相连时，电子由连时，电子由D经导线流向经导线流向B，则此，则此4种金属的活动性由强到弱的种金属的活动性由强到弱的顺序为顺序为 A、ABC D B、A C D B C、C A B D

11、 D、 B A C DB1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量反应时加入少量CuSO4溶液能使产溶液能使产生生H2的速率加快。的速率加快。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，用导线连接后插入到稀，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到中，观察到a极溶解，极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性是正极，由原电池原理可知，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2FeCl3Cu=

12、2FeCl2CuCl2为依据，设计一个为依据，设计一个原电池。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，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。分别作原电池的负极和正极电极反应式。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，可用该金属直接做负若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极；若为气体极；若为气体(如如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如如Pt、碳棒、碳棒)做负极。做负极。发生还原反应的电极材

13、料必须比负极材料活泼性差。发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。(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。如本例中可用一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液做电解质溶液。溶液做电解质溶液。(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【例【例2】依据氧化还原反应：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。，设计一个最

14、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，电极反应式为_；负极为负极为_，电极反应式为，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，如该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如图所示：图所示：请回答下列问题：请回答下列问题：电极电极X的材料是的材料是_，Y的材料是的材料是_，电解质，电解质溶液溶液Z是是_。盐桥的作用是盐桥的作用是_。外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电极流向_电极。电极。解析解析本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计本题考查原电池的原理和设计，解题时应明

15、确设计思路，理解带盐桥的原电池的组成原理。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知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应即氧化反应和还原反应)：Cu2e=Cu2，2Ag2e=2Ag；然后结合原电池的电极反应特；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点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证作材料，正极要保证Ag得到负极失去的电子，电解质溶液只能用含得到负极失去的电子，电解质溶液只能用含Ag的电解质溶的电解质溶液，如液，如AgNO3溶液。而正

16、极材料的活泼性比溶液。而正极材料的活泼性比Cu弱。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，如的离子一般要相对应，如Cu2/Cu或或Ag/Ag。答案答案(1)实验装置图如图：实验装置图如图：Pt(合理即可合理即可)2Ag2e=2AgCuCu2e=Cu2(2)CuAgAgNO3将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导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：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设计原电池时，若氧化还原方程式中无

17、明确的电解质溶液，可用水做电解质，但为了增强其导电性，通常加入强液，可用水做电解质，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，水中一般要加入碱或一般的强酸，如燃料电池，水中一般要加入KOH或或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；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。酸或可溶性盐，此时电解质可能不唯一。【体验【体验2】一个原电池反应的离子方程式是一个原电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的正确组成是，该原电池的正确组成是()。解析解析本题考查原电池的组成，活泼金属为负极，且能与本题考查原

18、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。电解质溶液发生自发的氧化还原反应。答案答案C实验探究十五原电池原理的应用实验探究十五原电池原理的应用判断金属活泼性判断金属活泼性【案例】【案例】 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证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：有关实验项目：方案方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸入稀硫酸(或稀盐酸或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的中，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活动性。该原理的离子方程式为_。方案方案：有人利用：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它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。电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：正极反应式