人教版化學(xué)選修四原電池教學(xué)課件

氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++Cu(離子方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子原電池原理外電路內(nèi)電路人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一極向得電子的一極電流方向：與電子流動(dòng)方向相反陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致陽離子流動(dòng)方向與電流方向一致2.電極：正極：電子流入的一極負(fù)極：電子流出的一極3.電極反應(yīng)式：正極：2H++2e-＝H2↑負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+4.總反應(yīng)式：Zn+2H+

＝Zn2++H2↑與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一

鋅銅原電池工作原理 鋅銅原電池工作原理提出問題：上圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，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：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究為了避免發(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？提出問題：造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2)將KCl或NH4NO3的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花堵住管口即可。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒實(shí)驗(yàn)三（書71頁實(shí)驗(yàn)4-1）實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：分析：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？參考教材72頁第三段

有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。取出鹽橋，電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說明沒有電流通過。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池實(shí)驗(yàn)三（書71頁實(shí)驗(yàn)4-1）實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：分析：改進(jìn)后的鹽橋的作用：（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。

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。（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。取出鹽橋，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。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池鹽橋的作用：由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子C請(qǐng)同學(xué)們思考：

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。ZnSO4溶液CuSO4溶液負(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一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究?人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池請(qǐng)同學(xué)們思考：上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（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、石墨等人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）可以實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以二、組成原電池的條件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)。二、組成原電池的條件1、有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金ABCDEFMN1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXXVABCDEFMN1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVX2.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是（）CABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl2.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++三、原電池的正負(fù)極的判斷方法微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）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

質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減少的電極——負(fù)極——正極——正極——負(fù)極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷：①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)③根據(jù)電極質(zhì)量的變化④根據(jù)電極有氣泡冒出：——負(fù)極——正極三、原電池的正負(fù)極的判斷方法微觀判斷電子流出的極——負(fù)極較活1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pHA.不變B先變大后變小C逐漸變大D.逐漸變小C1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅4.X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中，X+Y2+=X2++Y；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑；③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為M-2e-=M2+；④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，則這五種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序是A．M＜N＜Y＜X＜ZB.N＜M＜X＜Y＜ZC．N＜M＜Y＜X＜ZD.X＜Z＜N＜M＜YC3.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)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池4.X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

Cu

CFeCl3溶液負(fù)極：Cu

失電子Cu-2e-=Cu2+正極：Fe3+得電子2Fe3++2e-=2Fe2+A

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先寫出總反應(yīng)：即負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極四、電極方程式的書寫1.簡單原電池電極方程式的寫法人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。Cu②請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式?？偡磻?yīng)方程式：負(fù)極：Al，失e-

2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負(fù)極總反應(yīng)：2Al+8OH-－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑拆成離子方程式：2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池②請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式。總反應(yīng)方程式：負(fù)極：Al，失2.燃料電池電極方程式的寫法

總反應(yīng)：實(shí)際上就是燃料的完全燃燒。負(fù)極（通入燃料）：為燃料失去電子的氧化反應(yīng)，正極（通入氧化劑）：為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。

以Pt為電極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液的氫氧燃料電池為例負(fù)極總反應(yīng):2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)

總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O負(fù)極:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-

＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池2.燃料電池電極方程式的寫法負(fù)極總反應(yīng):2H2-4e有機(jī)物堿性燃料電池

CxHyOzO2KOH溶液總反應(yīng)：CxHyOz+（x+y/4_z/2）O2+2xOH-=xCO32-+(x+y/2)H2O正極：（x+y/4_z/2）O2+（4x+y-2z）e-+(2x+y/2-z)H2O=(4x+y-2z)OH-負(fù)極：CxHyOz-（4x+y-2z）e-+（6x+y-2z）OH-=xCO32-+(3x+y-z)H2O人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池有機(jī)物堿性燃料電池CxHyOz固體燃料電池丁烷燃料電池（固體Y2O3、ZrO2傳遞O2-）總反應(yīng)：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O負(fù)極：2C4H10-52e-+26O2-=8CO2+10H2O正極：13O2+52e-=26O2-人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池固體燃料電池丁烷燃料電池（固體Y2O3、ZrO2傳遞O2-）練習(xí)、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。

可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-→4CO2+4e－

正極反應(yīng)式：

，

總電池反應(yīng)：

。O2＋2CO2＋4e－→2CO32－

2CO+O2→2CO2

人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池練習(xí)、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔3.復(fù)雜原電池電極方程式的書寫方法點(diǎn)撥：寫電極方程式的時(shí)候，要根據(jù)“得電子顯負(fù)電；失電子顯正電”的原則，利用“電荷守恒”，通過巧用H＋、OH－和水寫出電極方程式Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O練習(xí)：寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)：Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4負(fù)極：Pb失電子＋4H＋＋2H2O

正極：PbO2＋SO42－＋2e－

＝PbSO4人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池3.復(fù)雜原電池電極方程式的書寫Pb＋PbO2＋2H2SO4＝銀鋅電池（電解質(zhì)為KOH）的電池總反應(yīng)為：

Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag寫出其正、負(fù)極反應(yīng)。Zn－2e－＝ZnO

＋2OH－＋H2OAg2O＋2e－＝2Ag＋H2O＋2OH－負(fù)極：正極：人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池銀鋅電池（電解質(zhì)為KOH）的電池總反應(yīng)為：Zn－2e－1.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為：C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)C人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池1.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池2.某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4（次錳酸鋰）為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電池反應(yīng)為：下列敘述正確的是A．放電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)B．放電時(shí)，正極反應(yīng)為Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4

C．充電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)D．充電時(shí)，陽極反應(yīng)為Li++e-=LiB2.某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4（次錳酸鋰）為正極，3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是A．正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-B．電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極C．以網(wǎng)狀的鉑為電極，可增大與氧氣的接觸面積D．該電池通常只需要更換鋁板就可繼續(xù)使用B3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)4.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔的氧化鋯晶體，在熔融狀態(tài)下能傳到O2-。下例對(duì)該燃料電池的說法正確的是：A．在熔融電解質(zhì)中，O2-由負(fù)極移向正極B．電池的總反應(yīng)是2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為O2+4e-=2O2-D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為C4H10+26e-+13O2-→4CO2+5H2OBC4.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解5、化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。1.目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是()①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵①③B②④C①④D②③B5、化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。B(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C五、原電池原理應(yīng)用：(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和1mol/L鹽酸；B.A.純鋅和1mol/L硫酸；純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D.

D

五、原電池原理應(yīng)用：(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和(3)比較金屬腐蝕的快慢五、原電池原理應(yīng)用：例3：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)(3)比較金屬腐蝕的快慢五、原電池原理應(yīng)用：例3：下列裝置中(4)判斷溶液pH值變化例4：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到0.168L氣體，則流過導(dǎo)線的電子為——mol,溶液的pH值變____？（溶液體積變化忽略不計(jì)）0.2解得：y

＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75答：……－0.015根據(jù)電極反應(yīng)：正極：負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-

＝H2↑得：2222.4x

y0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑大0.015五、原電池原理應(yīng)用：(4)判斷溶液pH值變化例4：在Cu-Zn原電池中，200m(5)原電池原理的綜合應(yīng)用例5：市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在?！盁岱蟠笔抢?/p>

放出熱量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化鈉的主要作用是

。4)木屑的作用是鐵被氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻五、原電池原理應(yīng)用：(5)原電池原理的綜合應(yīng)用例5：市場上出售的“熱敷袋”的主要【例6】(2011·浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是(

)【例6】(2011·浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的A．液滴中的Cl－由a區(qū)向b區(qū)遷移B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：

Cu－2e－＝Cu2＋BB【解析】

A項(xiàng)錯(cuò)誤，Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移。B項(xiàng)正確，液滴邊緣O2多，正極發(fā)生反應(yīng)

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。C項(xiàng)錯(cuò)誤，液滴下的Fe為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，

Fe－2e－＝Fe2＋。D項(xiàng)錯(cuò)誤，Cu更穩(wěn)定，作正極，反應(yīng)為

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，F(xiàn)e為負(fù)極。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池【解析】人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池如下圖：利用氧化還原反應(yīng)的原理構(gòu)成原電池。左槽溶液中的溶質(zhì)為：KMnO4、MnSO4、H2SO4，右槽溶液中的溶質(zhì)為：Fe2(SO4)3

、FeSO4、H2SO4。已知水溶液中MnO4-為紫紅色，Mn2+為淡紅色，F(xiàn)e3+為棕黃色，F(xiàn)e2+為淺綠色。填寫下列空白。此電源正極的電極反應(yīng)式為_______，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______。H+移動(dòng)的方向是由_______向_______（填“左”“右”）。（2）電池放電時(shí)，右槽溶液的顏色逐漸由______色變?yōu)開_____色。（3）放電時(shí)，若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個(gè)，左槽溶液中n(H+)的變化量是______mol.MnO4-+5e-+8H+=Mn2++4H2O

5Fe2+-5e-=5Fe3+右

左淺綠

棕黃

0.3

如下圖：利用氧化還原反應(yīng)的原理構(gòu)成原電池。左槽溶液中的溶質(zhì)為小結(jié)１定義:（1）由兩個(gè)半電池組成的鋅銅原電池的工作原理

原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。2、原電池的工作原理較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng),電子從較活潑的金屬(負(fù)極)通過外電路流向較不活潑的金屬(正極)。負(fù)極正極電子流向電流流向（2）形成原電池的條件（3）原電池的正負(fù)極的判斷方法（4）電極材料的選擇（電池的電極必須導(dǎo)電）小結(jié)１定義:（1）由兩個(gè)半電池組成的鋅銅原電池的工作原理氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++Cu(離子方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子原電池原理外電路內(nèi)電路人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一極向得電子的一極電流方向：與電子流動(dòng)方向相反陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致陽離子流動(dòng)方向與電流方向一致2.電極：正極：電子流入的一極負(fù)極：電子流出的一極3.電極反應(yīng)式：正極：2H++2e-＝H2↑負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+4.總反應(yīng)式：Zn+2H+

＝Zn2++H2↑與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一

鋅銅原電池工作原理 鋅銅原電池工作原理提出問題：上圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，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：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究為了避免發(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？提出問題：造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2)將KCl或NH4NO3的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花堵住管口即可。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒實(shí)驗(yàn)三（書71頁實(shí)驗(yàn)4-1）實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：分析：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？參考教材72頁第三段

有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。取出鹽橋，電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說明沒有電流通過。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池實(shí)驗(yàn)三（書71頁實(shí)驗(yàn)4-1）實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：分析：改進(jìn)后的鹽橋的作用：（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。

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。（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。取出鹽橋，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。人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池鹽橋的作用：由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子C請(qǐng)同學(xué)們思考：

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。ZnSO4溶液CuSO4溶液負(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一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究?人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池請(qǐng)同學(xué)們思考：上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（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、石墨等人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）可以實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路（不可以二、組成原電池的條件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)。二、組成原電池的條件1、有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金ABCDEFMN1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXXVABCDEFMN1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVX2.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是（）CABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl2.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++三、原電池的正負(fù)極的判斷方法微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）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

質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減少的電極——負(fù)極——正極——正極——負(fù)極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷：①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)③根據(jù)電極質(zhì)量的變化④根據(jù)電極有氣泡冒出：——負(fù)極——正極三、原電池的正負(fù)極的判斷方法微觀判斷電子流出的極——負(fù)極較活1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pHA.不變B先變大后變小C逐漸變大D.逐漸變小C1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅4.X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中，X+Y2+=X2++Y；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑；③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為M-2e-=M2+；④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，則這五種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序是A．M＜N＜Y＜X＜ZB.N＜M＜X＜Y＜ZC．N＜M＜Y＜X＜ZD.X＜Z＜N＜M＜YC3.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)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池4.X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

Cu

CFeCl3溶液負(fù)極：Cu

失電子Cu-2e-=Cu2+正極：Fe3+得電子2Fe3++2e-=2Fe2+A

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先寫出總反應(yīng)：即負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極四、電極方程式的書寫1.簡單原電池電極方程式的寫法人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。Cu②請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式?？偡磻?yīng)方程式：負(fù)極：Al，失e-

2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負(fù)極總反應(yīng)：2Al+8OH-－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑拆成離子方程式：2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池②請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式?？偡磻?yīng)方程式：負(fù)極：Al，失2.燃料電池電極方程式的寫法

總反應(yīng)：實(shí)際上就是燃料的完全燃燒。負(fù)極（通入燃料）：為燃料失去電子的氧化反應(yīng)，正極（通入氧化劑）：為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。

以Pt為電極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液的氫氧燃料電池為例負(fù)極總反應(yīng):2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)

總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O負(fù)極:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-

＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池2.燃料電池電極方程式的寫法負(fù)極總反應(yīng):2H2-4e有機(jī)物堿性燃料電池

CxHyOzO2KOH溶液總反應(yīng)：CxHyOz+（x+y/4_z/2）O2+2xOH-=xCO32-+(x+y/2)H2O正極：（x+y/4_z/2）O2+（4x+y-2z）e-+(2x+y/2-z)H2O=(4x+y-2z)OH-負(fù)極：CxHyOz-（4x+y-2z）e-+（6x+y-2z）OH-=xCO32-+(3x+y-z)H2O人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池有機(jī)物堿性燃料電池CxHyOz固體燃料電池丁烷燃料電池（固體Y2O3、ZrO2傳遞O2-）總反應(yīng)：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O負(fù)極：2C4H10-52e-+26O2-=8CO2+10H2O正極：13O2+52e-=26O2-人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池固體燃料電池丁烷燃料電池（固體Y2O3、ZrO2傳遞O2-）練習(xí)、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。

可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-→4CO2+4e－

正極反應(yīng)式：

，

總電池反應(yīng)：

。O2＋2CO2＋4e－→2CO32－

2CO+O2→2CO2

人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池練習(xí)、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔3.復(fù)雜原電池電極方程式的書寫方法點(diǎn)撥：寫電極方程式的時(shí)候，要根據(jù)“得電子顯負(fù)電；失電子顯正電”的原則，利用“電荷守恒”，通過巧用H＋、OH－和水寫出電極方程式Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O練習(xí)：寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)：Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4負(fù)極：Pb失電子＋4H＋＋2H2O

正極：PbO2＋SO42－＋2e－

＝PbSO4人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池3.復(fù)雜原電池電極方程式的書寫Pb＋PbO2＋2H2SO4＝銀鋅電池（電解質(zhì)為KOH）的電池總反應(yīng)為：

Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag寫出其正、負(fù)極反應(yīng)。Zn－2e－＝ZnO

＋2OH－＋H2OAg2O＋2e－＝2Ag＋H2O＋2OH－負(fù)極：正極：人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池銀鋅電池（電解質(zhì)為KOH）的電池總反應(yīng)為：Zn－2e－1.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為：C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)C人教版化學(xué)選修四原電池人教版化學(xué)選修四原電池1.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池2.某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4（次錳酸鋰）為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電池反應(yīng)為：下列敘述正確的是A．放電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)B．放電時(shí)，正極反應(yīng)為Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4

C．充電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)D．充電時(shí)，陽極反應(yīng)為Li++e-=LiB2.某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4（次錳酸鋰）為正極，3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是A．正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-B．電池工作時(shí)，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極C．以網(wǎng)狀的鉑為電極，可增大與氧氣的接觸面積D．該電池通常只需要更換鋁板就可繼續(xù)使用B3.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)4.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔的氧化鋯晶體，在熔融狀態(tài)下能傳到O2-。下例對(duì)該燃料電池的說法正確的是：A．在熔融電解質(zhì)中，O2-由負(fù)極移向正極B．電池的總反應(yīng)是2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為O2+4e-=2O2-D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為C4H10+26e-+13O2-→4CO2+5H2OBC4.一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解5、化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。1.目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是()①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵①③B②④C①④D②③B5、化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。B(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C五、原電池原理應(yīng)用：(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和1mol/L鹽酸；B.A.純鋅和1mol/L硫酸；純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D.

D

五、原電池原理應(yīng)用：(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和(3)比較金屬腐蝕的快慢五、原電池原理應(yīng)用：例3：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)(3)比較金屬腐蝕的快慢五、原電池原理應(yīng)用：例3：下列裝置中(4)判斷溶液pH值變化例4：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到0.168L氣體，則流過導(dǎo)線的電子為——mol,溶液的pH值變