化学：1-2-1原电池的工作原理 探究课件(苏教版选修4)

1、第1课时 原电池的工作原理,第二单元 化学能与电能的转化,1电流是怎样形成的？ 提示 电子的定向移动形成电流。 2什么是氧化还原反应？ 提示 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。,1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。 3熟练书写原电池的电极、电池反应方程式。,装置 如图所示是_装置，是借助_反应将_转化为_的装置。Zn是_，Cu是_，外电路电子由_通过导线流向_。请分别写出电极反应式和总反应方程式： 负极： _； 正极：Cu2 _ ；,总反应方程式： _。,1.,原电池,氧化还原,化学能,电能,正极,Zn,Zn2e=

2、Zn2,Cu22e=Cu,ZnCu2=Zn2Cu,Cu,负极,2工作原理 原电池原理是把_进行，还原 剂在_极上失去电子发生_反应，电子通过导线流 向_极，氧化剂在_极上得到电子发生_反应。,氧化反应和还原反应分开,负,氧化,正,正,还原,设计原电池时，用_的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用_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_中，并通过_的定向运动而形成内电路。 放电时，负极上的电子通过导线流向_，再通过溶液中离子形成的_构成回路。,1,2,3,还原性较强,氧化性较强,电解质溶液,阴阳离子,正极,内电路,盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？ 提示 盐桥内

3、通常装有含有琼脂的KCl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，便于分析放电过程，有利于最大程度地将化学能转化为电能。,【慎思1】,原电池形成的条件是什么？ 提示 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，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液中。 电解质溶液。 形成闭合回路。 能自发地发生放出能量的氧化还原反应。,【慎思2】,在原电池内部，电解质溶液中的阴阳离子是如何移动的？ 提示 阴离子移向负极，阳离子移向正极。,【慎思3】,将Mg条

4、、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电流计连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是 ( )。 AMg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2,【例1】,NaOH(aq),B负极反应式为：Al3e4OH=AlO2 2H2O C该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 解析 在NaOH溶液中，Al比Mg活泼，作负极，发生的反应为Al3e4OH=AlO22H2O。在外电路电子定向由负极流向正极，但在内电路中是靠离子定向移动形成电流。 答案 B,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。 如镁铝电极在

5、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。,在下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是 ( )。,【体验1】,解析 本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。 答案 C,加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 比较金属活动性的强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是

6、负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性ab。,1,2,设计化学电池 例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，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两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。 负极：Cu2e=Cu2 正极：2Fe32e=2Fe2 (2)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极；若为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)做负极。 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。,3,(3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如

7、本例中可用FeCl3溶液做电解质溶液。 (4)构成闭合回路。 寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 用于金属的防护,4,5,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。 (1)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_ _； 负极为_，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，如图所示：,【例2】,请回答下列问题： 电极X的材料是_，Y的材料是_，电解质溶液Z是_。 盐桥的作用是_ _。 外电路中的电子是从_电极流向_电极。,解析 本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计思路，理解带盐桥的

8、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：首先将已知的反应拆成两个半反应(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点，分析可知，该电池的负极应该用Cu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Ag的电解质溶液，如AgNO3溶液。而正极材料的活泼性比Cu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的离子一般要相对应，如Cu2/Cu或Ag/Ag。,答案 (1)实验装置图如图： Pt(合理即可) 2Ag2e=2Ag Cu Cu2e=Cu2 (2)Cu Ag AgNO3 将两个隔离的电解质溶液连接起来，可

9、使电流持续传导 Cu Ag,(1)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KOH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酸或可溶性盐，此时电解质可能不唯一。,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 ( )。,【体验2】,解析 本题考查原电池的组成，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。 答案 C,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。请你帮助他们完成有关实验项目： 方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)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_ _。,实验探究 三 原电池原理的应用判断金属活泼性,【案例】,方案：有人利用Fe、Cu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电解质溶液，并写出电极反应式。 正极反应式：_； 负极反应式：_。 方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案、不能雷同)：_， 用离子方程式表示其反应原理：_ _。,解析