化學(xué)：第四章第一節(jié)《原電池》原創(chuàng)課件(人教版選修4).ppt

第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)原電池 復(fù)習(xí)回顧 1 原電池是 的裝置 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是 反應(yīng) 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 氧化還原反應(yīng) 2 如右圖所示 組成的原電池 1 當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí) Zn電極是 填 正 或 負(fù) 極 其電極反應(yīng)為 該反應(yīng)是 填 氧化 或 還原 下同 反應(yīng) Cu電極是 極 其電極反應(yīng)為 該反應(yīng)是 反應(yīng) 2 當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí) Zn電極是 極 其電極反應(yīng)為 該反應(yīng)是 反應(yīng) Cu電極是 極 其電極反應(yīng)為 該反應(yīng)是 反應(yīng) 負(fù) Zn 2e Zn2 氧化 正 2H 2e H2 還原 負(fù) Zn 2e Zn2 氧化 正 Cu2 2e Cu 還原 3 原電池的工作原理 氧化還原反應(yīng) 本質(zhì) 反應(yīng)物之間有電子轉(zhuǎn)移 結(jié)論 把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同的區(qū)域進(jìn)行 再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來(lái) 就可以獲得電流 可以 可以 可以 不可以 形成條件一 活潑性不同的兩個(gè)電極 負(fù)極 較活潑的金屬正極 較不活潑的金屬 石墨等 判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池 為什么 形成條件二 電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中 形成條件三 必須形成閉合回路 可以 不可以 可以 不可以 1 有兩種活動(dòng)性不同的金屬 或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物 作電極 2 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中 3 兩極相連形成閉合電路 4 內(nèi)部條件 能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 4 組成原電池的條件 一 對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究 提出問(wèn)題 左圖是原電池 如果用它做電源 不但效率低 而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱 因此不適合實(shí)際應(yīng)用 這是什么原因造成的呢 有沒(méi)有什么改進(jìn)措施 造成的主要原因 由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸 在反應(yīng)一段時(shí)間后 難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原 一旦有少量的銅在鋅片表面析出 即在負(fù)極 鋅 表面也構(gòu)成了原電池 進(jìn)一步加速銅在負(fù)極鋅表面析出 致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱 當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后 不再構(gòu)成原電池了 也就沒(méi)有電流在產(chǎn)生 改進(jìn)措施 將鋅片與硫酸銅溶液隔離 硫酸鋅溶液 硫酸銅溶液 為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象 設(shè)計(jì)如下圖 書(shū)P71圖4 1 所示的原電池裝置 你能解釋它的工作原理嗎 鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液 此裝置優(yōu)點(diǎn) 能穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間放電 鹽橋在此的作用是什么 改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù) 穩(wěn)定的產(chǎn)生電流 閱讀教材72頁(yè) 得出結(jié)論 鹽橋的作用 1 使整個(gè)裝置構(gòu)成通路 代替兩溶液直接接觸 2 平衡電荷 在整個(gè)裝置的電流回路中 溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的 Zn失去電子形成的Zn2 進(jìn)入ZnSO4溶液 ZnSO4溶液因Zn2 增多而帶正電荷 同時(shí) CuSO4則由于Cu2 變?yōu)镃u 使得SO42 相對(duì)較多而帶負(fù)電荷 溶液不保持電中性 這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片 造成電流中斷 由于鹽橋 如KCl 的存在 其中陰離子Cl 向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移 陽(yáng)離子K 則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移 分別中和過(guò)剩的電荷 保持溶液的電中性 因而放電作用不間斷地進(jìn)行 一直到鋅片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2 幾乎完全沉淀下來(lái) 若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀 可用NH4NO3代替KCl作鹽橋 上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的 指出電池的正負(fù)極 并分別寫(xiě)出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式 負(fù)極 鋅片 Zn 2e Zn2 氧化反應(yīng) 正極 銅片 Cu2 2e Cu 還原反應(yīng) 電池反應(yīng) 總化學(xué)方程式 Zn Cu2 Zn2 Cu 電池符號(hào) Zn ZnSO4 CuSO4 Cu負(fù)極鹽橋正極 二 由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理 1 把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同區(qū)域進(jìn)行 再以適當(dāng)方式連接 可以獲得電流 在這類電池中 用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極 負(fù)極向外電路提供電子 用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極 正極從外電路得到電子 在原電池的內(nèi)部 兩極浸在電解質(zhì)溶液中 并通過(guò)陰陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路 2 原電池的正負(fù)極的判斷方法 電子流出的極電子流入的極 負(fù)極 正極 較活潑的電極材料較不活潑的電極材料 負(fù)極 正極 宏觀判斷 根據(jù)電極材料 根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng) 負(fù)極 正極 發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極 根據(jù)電極增重還是減重 根據(jù)電極有氣泡冒出 質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減少的電極 正極 負(fù)極 工作后 有氣泡冒出的電極為正極 3 電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇 電池的電極必須導(dǎo)電 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng) 但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行 則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽(yáng)離子 1 根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng) 2 根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液 原電池的設(shè)計(jì)利用Fe Cu2 Fe2 Cu 設(shè)計(jì)一個(gè)原電池 Cu Fe CuSO4 FeSO4 化合價(jià)升高失2e 化合價(jià)降低得2e 思考討論 利用此氧化還原反應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)原電池 寫(xiě)出電極反應(yīng)式 并畫(huà)出裝置圖 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 化合價(jià)降低得2e Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 化合價(jià)升高