人教-选修4-原电池１.ppt

1、第四章 电化学基础,第一节 原电池,电化学：指研究化学能与电能之间相互转 换的装置、过程和效率的科学。,过程及装置分按电化学反应,2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池),1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等),1780年，意大利生物学家伽伐尼(Galvani,L.) 在做青蛙的解剖实验时发现有青蛙抽搐现象。,原电池的雏形,理论解释 ：生物电观点,形形色色的电池,新华社伦敦3月12日电 英国锡里斯电力公司成功研制出功率为1千瓦的环保燃料电池，可以充当家用“电站”，为普通家庭提供电力和热水。这种新型燃料电池可以制造成体积非常小，甚至可以握在掌心里。这是电池世界的又一创举！,中国环

2、境报消息: 2006年3月12日， 英国成功研制出微型家用“电站”,请写出图片中原电池的电极反应式和电池反应方程式。,负极：,（锌片） Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应,正极：,（铜片） 2H+2e-=H2,稀H2SO4,还原反应,实验探究,请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池，并进行实验。,电流表指针发生偏转，但不稳定。,两个电极上都有红色物质生成,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,分析： 由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电

3、池，也就没有电流产生。,在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。,实验探究,动画展示,盐桥的作用是什么？ 可使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。,小结：,将原电池反应中的氧化反 应与还原反应分开在两个不同 区域内进行，再以适当的方式 连接起来，从而获得了稳定持 续的电流。,在CuSO4溶液中放入一片Zn，将发生下列氧化还原反应： Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s),1、原电池,实验4-1 注意实验装置及现象,（1）电流表发生偏转；,（2）铜片上有铜析出，锌片不

4、断溶解；,（3）取出盐桥，指针回零点。,这时电子直接从Zn原子传递给Cu2+，使Cu2+在Zn片上还原而析出金属Cu，同时Zn氧化为Zn2+，进入溶液。这个反应同时有热量放出，这是化学能转化为电能的结果，但对外得不到电流。,锌铜原电池装置示意图,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,电流计发生偏转,+,-,Cu,Zn,电流计发生偏转,+,-,Cu,Zn,电流计发生偏转,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,

5、Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,Cu,Zn,+,-,1、原电池的定义： 2、原电池反应的本质： 3、构成原电池的条件：,将化学能转化为电能的装置叫做原电池。,氧化还原反应,两个活动性不同的金属（或其中一种为 非金属，即作导体用）作电极。 电解质溶液 形成闭合回路 在这种电解质溶液中能自发地进行氧化还原反应（内部条件）,原电池是由两个半电池组成的,A,B,C,D,E,F,M,N,下列哪几个装置能形成原电池？,O,V,X,V,V,X,X,

6、X,V,V,思考与练习,电池反应： Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+（离子方程式） Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu （化学方程式）,正极（铜电极）：Cu2+ + 2e- Cu 负极（锌电极）：Zn - 2e- Zn2+,4、电极反应：,半电池中的反应就是半反应，即电极反应。,氧化反应,还原反应,5、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盐溶液一直保持电荷平衡，组成内部闭合回路，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。,6、电解质溶液和电极材料的选择,活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负

7、极，石墨棒作正极 金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极 惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（2）电池的电极材料必须能导电,（1）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,7、原电池的正负极的判断方法,电子流出的极 电子流入的极,负极 正极,较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料,质量增加的电极 质量减少的电极,负极 正极,正极 负极,有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,负极 正极,（工作后）,（工作后）,微观判断 （根据电子流动方向）,(1)比较金属

8、活动性强弱。,：,例1 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（ ） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶 解，甲上有H2气放出； B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多； C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,C,8、原电池原理应用,(2)比较反应速率快慢,例2 ：下列制氢气的反应速率最快的是（ ） A.纯锌和1mol/L 硫酸； B.纯锌和18 mol/L 硫酸； C.粗锌和 1mol/L 盐酸； D.纯锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D,(3)比较金属腐蚀的快慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺

9、序是,(2),(1),(3),例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的pH值为_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x