【苏教版】高中化学选修四：1.2《原电池的工作原理》ppt课件(30页)

1、第二单元 化学能与电能的转化,化学反应与能量变化,原电池的工作原理,判断下列装置是否构成原电池，并思考以下几个问题。,1、原电池是怎样一个实验 2、原电池的构成条件,E,CuSO4,知识回顾,1、原电池：把化学能转变为电能的装置,2、构成原电池的条件,（1）、两种不同的电极,（2）、电解质溶液,（3）、形成闭合回路,（4）、有一个能自发进行的氧化还原反应,3、原电池的正、负极和电极反应,电子流入的电极，通常是 不活泼金属或石墨电极,电极,电子流出的电极，通常是 活泼金属,正极：,负极：,电极反应,正极：还原反应 2H+2e-=H2,负极：氧化反应 Zn-2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+

2、H2,总反应:,设疑若E中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来，能否形成原电池？,探究一：,预测3实验1 的现象和结论,现象:,锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.,结论:,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,CuSO4 溶液,用做电源，效率低，时间稍长电 流就很快减弱，不适合实际应用。,电池两个电极上 都有红色物质生成,电池两个电极上 都有气泡生成,“单液”电池的缺陷,盐桥制法： 1)将热的琼胶溶液倒入U形管中，将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液中即可。 2)将KCl饱和溶液装入U形管，用棉花堵住管口即可。,盐桥的作用,1）避免两溶液直接接触 2）连通原电池

3、的内电路 3）平衡溶液中的离子电荷,探究二：,预测实验2 的现象和结论,现象:,锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.,结论:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,“电子从负极流出，流回正极”,失电子 氧化反应,得电子 还原反应,原 电 池 工作原 理示意图,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,这种装置能将化学能转变为电能，称为原电池（Primary Cell）,1、盐桥的作用： 使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。,为获得较长时间的稳定电流,如何将必修2中由“Zn-稀H2S

4、O4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？,2、原电池电极反应式的书写,(1)确定原电池正负极，以及两极上发生反应的物质，负极发生氧化反应，正极发生还原反应 (2)重视介质是否参加反应，注意两极得失电子总数相等 (3)将两极电极反应式相加即得原电池的总反应式,正极（铜电极）： Cu2+ + 2e- = Cu 负极（锌电极）： Zn = Zn2+ + 2e-,电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）,2、原电池正负极的判断方法及电极反应、 电池反应的书写,知识拓展：,原电池是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应,即电极反应。所以半电池又叫电极。,加入盐桥后由两个

5、半电池组成的原电池工作原理：,1. 用还原性较强的物质(如:活泼金属)作负极,向外电路提供电子; 用氧化性较强的物质作正极,并在正极得到电子;,2. 原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥及池内溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。,练习,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.,1,(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn

6、+2H+Zn2+H2,(),正极：,负极：,总反应：,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,2,3,5,4,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,一.原电池,1. 定义：把化学能转化为电能的装置,2.构成条件:,两种相连接的活泼性不同的金属同时浸入电解质 溶液中（一种可以是非金属导体如碳棒）。,3.原电池的化学原理,电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒）， 负极发生氧化反应，正极发生还原反应。,4.半电池

7、：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离 的半电池通过盐桥连接起来。,小结,1、如何在一个地处僻远的 小岛上设置一 座灯塔？ （从能量角度考虑）,思考讨论,负极：较活泼的金属（如铝等金属）正极：较不活泼的金属或石墨等电解质溶液：海水（NaCl、MgCl2等）,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； D. 银圈向下倾斜；,3、已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2， 利用这一反应设计一个原

8、电池，画出示意图， 标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。,正极：,负极：,总反应：,Cu2e - Cu2+,2Fe3+2e- 2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可设计成 铜、锌原电池,那么能否根据 Zn+Cu2+=Zn2+Cu也设计一个 铜、锌原电池呢?,设计一,所选用电解质溶液_ 该原电池的负极_，负极反应_ 正极_，正极反应_,（注意：A、B原电池即以A、B为电极材料。）,CuSO4溶液,Zn,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,Cu,除Zn+2H+=Zn2+H2、Zn+Cu2+=Zn2+Cu两反应外,若保持电极材料不变，通过改

9、变电解质溶液, 你能再设计一个铜.锌原电池吗?,设计二,现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶 液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,总反应式：_ 选用的电解质溶液为_ 相应的半反应：负极_ 正极_,Zn+2Fe3+=Zn2+2Fe2+,FeCl3溶液,Zn-2e-=Zn2+,2Fe3+2e-=2Fe2+,根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu已经设计出了铜、锌原电池，若保持总反应不变, 通过改变电极材料,你能设计出别的原电池吗？,设计三,负极_负极反应_ 正极_正极反应_ 选用的电解质溶液_,Zn,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,C或Fe,CuSO4

10、溶液,现有电极材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片,设计四,现在拓宽范围，请你利用所提供的试剂、材料设计各种原电池。（不能与前面的设计方案雷同，即避免再设计铜、锌原电池和总反应为Zn+Cu2+=Zn2+Cu的原电池 ）,总反应_ 选用的电解质溶液_ 正极材料_ 正极反应_ 负极材料_ 负极反应_,请大家动手试一试,现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、 NaOH溶液、 FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精 现有电极材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片,变形设计,原电池的两极是否 一定要插入同一池内?,根据这个构造图请大家动手制作该盐桥电池,并检测出电流,原电池要形成闭合 回路，往往是将两 电极插入同一池内,请用镁、铝作电极,设计一个原电池 所用电解质溶液 _ 负极_ 负极反应_ 正极_ 正极反应_ 总反应 _,现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶 液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,H2SO4溶 液,Mg,Mg-2e-= Mg2+,2H+2e-=H2,Al,Mg+2H+=Mg2+H2,请用镁、铝作电极,设计一个原电池 所用电解质溶液 _ 负极_负极反应_ 正极_正极反应_ 总反应 _,现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶 液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,