高中化學(xué)課件：第四章第一節(jié)《原電池》原創(chuàng)課件完整版人教版選修4

1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 原 電 池人教版選修4 化學(xué)反應(yīng)原理恩施高中化學(xué)教科室：老祁一、復(fù)習(xí)回顧原電池的工作原理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) 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 - = Zn 2+氧化正2H+ +2e- =H2

2、還原負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化正Cu2+ + 2e - = Cu還原【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的客觀事實(shí)】2、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）負(fù)極（還原性）還原反應(yīng)氧化反應(yīng)正極（氧化性） 失e 得e電子e電流結(jié)論把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同的區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，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）有兩種活動性不同

3、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：能發(fā)生自發(fā)的氧化還 原反應(yīng)。（最本質(zhì)的條件）3、組成原電池的條件4.電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫1.找出原電池的正負(fù)極正極：Cu極 負(fù)極：Zn極2.結(jié)合電解質(zhì)溶液，找出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物氧化產(chǎn)物：Zn2- 還原產(chǎn)物：Cu3.寫出電極反應(yīng)式與總反應(yīng)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 練習(xí)：1.下列哪幾個(gè)裝置能形成

4、原電池？ABDFMCNOVXVVVXXXVECuSO4練習(xí)：正極：負(fù)極：H2SO4Mg AlNaOHMg Al濃HNO3 Al Cu2.判斷下列原電池的正負(fù)極？AlMgMgAlAlCu(金屬活潑性)(Mg不 與NaOH反應(yīng))(Al發(fā)生鈍化)練習(xí)：3.寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式H2SO4Mg Al正極 ：負(fù)極 ：(Al)(Mg)Mg 2e - = Mg2+ （氧化反應(yīng)）2H+ + 2e - = H2 （還原反應(yīng)）總反應(yīng)： Mg+2H+=Mg2+H2 CuSO4 Fe Ag正極 ：負(fù)極 ：(Cu)(Fe)Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）總反應(yīng)： Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe 2e

5、 - = Fe2+ （氧化反應(yīng)）5、對鋅銅原電 池工作原理的進(jìn)一步探究提出問題： 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上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構(gòu)

6、成原電池呢？思考為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖（書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頁得出結(jié)論鹽橋的作用：（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸。（2）陰陽離子的移動平衡電荷。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-相對較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性

7、，這兩種因素均會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，陽離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的電荷，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。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 - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e -

8、 = Cu （還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極 鹽橋 正極二、由兩個(gè)半電池組成的原電池的工作原理（雙池電池）1、把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(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，兩極浸在與電極材料含有相同陽離子的電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運(yùn)動而形成內(nèi)電路。2、電極反應(yīng)式、電池的總反應(yīng)方程式和電池符號的書寫：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+

9、 （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+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極 鹽橋 正極、鹽橋的作用：a.使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸。b.陰陽離子的移動平衡電荷。3、原電池正負(fù)極的判斷電極增重或產(chǎn)生氣泡電極溶解反應(yīng)現(xiàn)象還原反應(yīng) 氧化反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng) 陽離子移向電極陰離子移向電極離子流動的方向電子流入電子流出電子流動的方向較弱或者能導(dǎo)電的非金屬活潑性較強(qiáng)的金屬電極材料正極負(fù)極判斷依據(jù)判斷金屬的活潑性外電路內(nèi)電路本質(zhì)特征4、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇（電池

10、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)溶液一般應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離子。、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng)。、根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液 5、原電池的設(shè)計(jì) 例1、利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價(jià)升高 失2e- 化合價(jià)降低 得2e-例2、 利用此氧化還原反應(yīng)來設(shè)計(jì)原電池，寫出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價(jià)降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價(jià)升高失

11、2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+總結(jié)1、復(fù)習(xí)回憶了原電池的形成。2、進(jìn)一步了解原電池的反應(yīng)原理，正確書寫電極反應(yīng)式。3、利用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計(jì)了原電池。1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（ ）32、鋅銅原電池產(chǎn)生電流時(shí)，陽離子（ ）A 移向Zn 極，陰離子移向Cu 極B 移向Cu 極，陰離子移向Zn 極C 和陰離子都移向Zn極D 和陰離子都移向Cu 極B3、把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，

12、b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜DCu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價(jià)升高失2e-化合價(jià)降低得2e-電極：負(fù)極是Cu，正極可以是Ag或C等。 電極反應(yīng)式：負(fù)極：Cu 2e- = Cu2+ 正極：2Ag+ + 2e- = 2 Ag電解液： Cu(NO3)2 、AgNO3 5、利用下面反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池選擇電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖。CuCCu(NO3)AgNO31.某原電池總反應(yīng)式為：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是( )2.將鎂片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時(shí)插入稀H2SO4和NaOH溶液中，寫出兩池中的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式。ABCD電極材料Cu、ZnCu、AgCu、CFe、Zn電解質(zhì)溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(N