化学：第四章第一节《原电池》原创课件(人教版选修4).ppt

1、第四章 电化学基础,第一节 原 电 池,人教版选修4 化学反应原理,复习回顾,1、原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应是_反应.,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =

2、H2,还原,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e - = Cu,还原,【实验验证化学能转化 为电能的客观事实】,3、原电池的工作原理,氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）,结论把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,形成条件三：必须形成闭合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,（1）有两种活动性不同的金属

3、（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。,4、组成原电池的条件,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,提出问题： 左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有 什么改进措施？,造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直 接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液 中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少 量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表 面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌 表面析出，致使向外输出的电流强度减

4、弱。 当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原 电池了，也就没有电流在产生。,改进措施？,将锌片与硫酸铜溶液隔离,硫酸锌溶液,硫酸铜溶液,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液,此装置优点：能稳定长时间放电,盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？,阅读教材72页,得出结论,盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,（2）平衡电荷。,在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2

5、+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池

6、的总反应方程式。,负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反应）,正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极,二、由两个半电池组成原电池的工作原理,（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,（2）

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,负极 正极,宏观判断： 根据电极材料 根据原电池电极 发生的反应,负极 正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,根据电极增重还是减重 根据电极有气泡冒出：,质量增加的电极 工作后 质量减少的电极,正极 负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,（3）电解质溶液和电极材料的选择,（电池的电极必须导电）,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。,1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。 2、根据电极反应

8、确定合适的电极材料和电解质溶液,原电池的设计 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，设计一个原电池.,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,化合价升高 失2e-,化合价降低 得2e-,思考讨论： 利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图,（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）,化合价降低得2e-,Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,化合价升高失2e-,Cu,C,CuCl2,FeCl3,装置图,离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,总结,1、复习回忆了原电池的形成。 2、进一步了解原电池的反应原理，正确书写电极反应

9、式。 3、利用氧化还原反应原理设计了原电池。,1、下列装置中电流表指针会发生偏转的 是（ ）,3,2、锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极,B,3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b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 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,4、如图所示

10、，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,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，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,D,Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag,化合价升高失2e-,化合价降低得2e-,电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。,电极反应式： 负极：Cu 2e- = Cu2+ 正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag,电解液： Cu(NO3)2 、AgNO3,5、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。,1.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能实现该反应的原电池是( ) 2.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。,B,MgAl稀H2SO4原电池： 负极（Mg）：Mg-2e-=