原電池課件(上課用)

章電化學基礎2021/5/911、原電池：（1）定義：將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。（2）反應本質：氧化還原反應（3）原電池正負電極的判斷方法負極：正極：電子流出，發(fā)生失電子的氧化反應電子流入，發(fā)生得電子的還原反應知識回顧2021/5/92①根據(jù)電極材料判斷練習：判斷下列原電池的正負極.ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A負極:較活潑的金屬正極:較不活潑的金屬或非金屬導體-+-+-+-+2021/5/93③根據(jù)電子或電流流動方向判斷（外電路）：電子從負極流出沿導線流入正極電流從正極流出沿導線流入負極ee④根據(jù)離子的定向移動方向（內電路）陽離子向正極移動陰離子向負極移動②根據(jù)電極反應判斷失電子的反應→氧化反應→負極得電子的反應→還原反應→正極2021/5/94⑥根據(jù)現(xiàn)象判斷電極不斷溶解：負極有氣泡冒出、有固體析出：正極⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2↑（負極）（在正極）2021/5/95實驗探究請根據(jù)反應：

Zn+CuSO4

=ZnSO4

+Cu分析該反應氧化劑、還原劑及電子轉移情況和現(xiàn)象及反應快慢。CuSO42021/5/96CuSO4

溶液電流表指針發(fā)生偏轉嗎？兩個電極上及溶液都有什么現(xiàn)象？換成H2SO4現(xiàn)象又如何？該裝置是否構成原電池？電流表指針發(fā)生偏轉嗎？銅電極上有什么現(xiàn)象？實驗探究1實驗探究2指針偏轉，鋅片逐漸溶解，銅片質量增加，溶液顏色變淺速度較快。是原電池，指針不偏轉，銅極增重。2021/5/97（可以）（可以）（可以）（不可以）2.原電池的形成條件：（1）活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬。（一定嗎？）正極：較不活潑的金屬、石墨等判斷下列哪些裝置能構成原電池。為什么？2021/5/98(2)電極需插進電解質溶液中；(3)必須形成閉合回路；（可以）（不可以）（可以）（不可以）(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應；2021/5/99CuSO4

溶液電流表指針發(fā)生偏轉嗎？指針穩(wěn)定嗎？兩個電極上都有什么現(xiàn)象？效率高嗎？電流表指針發(fā)生偏轉，但不穩(wěn)定。放電時間短效率低，兩個電極上都有紅色物質生成2021/5/910CuSO4

溶液思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？將鋅片與銅片隔離。分析：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。2021/5/911硫酸鋅溶液硫酸銅溶液上述裝置構成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構成原電池呢？思考2021/5/912為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設計如下圖（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：能穩(wěn)定長時間放電2021/5/913工作原理外電路：Zn失去電子沿導線通過電流表進入銅片內電路：

Zn原子失去電子成為Zn2+進入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而帶正電，鹽橋中的Cl—會移向ZnSO4溶液；同時Cu2+獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使CuSO4溶液因SO42—相對增加而帶負電，鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，從而形成閉合回路。2021/5/914組成——兩個半電池左右兩個燒杯中的電解質溶液應與電極材料具有相同的陽離子。鹽橋的作用①讓溶液始終保持電中性②代替兩溶液直接接觸使兩個燒杯中的溶液連成一個通路鹽橋：飽和KCl溶液(以瓊膠制作成凍膠)2021/5/915氧化反應Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質溶液失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應：負極正極Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(離子方程式）（化學方程式）電極反應正極：負極：（氧化反應）（還原反應）陽離子原電池原理外電路內電路2021/5/9162、原電池的工作原理氧化還原反應（本質：反應物之間有電子轉移）負極（還原性）還原反應氧化反應正極（氧化性）

失e－

得e－電子e－電流Ｉ［結論］把氧化反應和還原反應分開在不同的區(qū)域進行，再以適當?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流．2021/5/917二、電極反應式的判斷和書寫（1）.原電池兩極的判斷：若給出裝置則與電解液反應的一極為負極，若給出總反應方程式則分析反應中有關物質元素化合價的變化，確定原電池的正極和負極。（2）書寫電極反應時，要將總化學反應與正、負極反應聯(lián)系在一起考慮，它們具有加和性：化學反應方程式=正極反應方程式+負極反應方程式。（3）.在原電池反應中，必須遵循得失電子守恒。（4）.介質參與電極反應的原則：原電池的兩極反應若均在一定介質中進行，介質常常參與電極反應。在酸性介質中，H+可能反應，在堿性介質中，OH—可能反應。2021/5/918①判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電極反應式。

Cu

CFeCl3溶液負極：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：即負極與電解質溶液反應拆成離子方程式：Cu

+

2Fe3＋=

Cu2＋+

2Fe2＋根據(jù)化合價升降判斷正負極1.簡單原電池電極方程式的寫法2021/5/919②請寫出右邊原電池的電極方程式。總反應方程式：電極與電解液反應的方程式負極：Al，失e-

2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負極總反應：2Al+8OH-

－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反應－負極反應6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑MgAlNaOH溶液A拆成離子方程式：2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑根據(jù)化合價升降判斷正負極2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑2021/5/9202.燃料電池電極方程式的寫法

總反應：實際上就是燃料的完全燃燒。負極（通入燃料）：為燃料失去電子的氧化反應，正極（通入氧化劑）：為氧化劑得到電子的還原反應。以Pt為電極，電解質溶液為KOH溶液的氫氧燃料電池為例負極總反應:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:總反應－負極反應

總反應：2H2+O2＝2H2O負極:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-

＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-2021/5/921三、原電池的設計（一）負極參與的電池：①活潑性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極②金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極③金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負極，PbO2作正極（二）兩極均不參與電池：④惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（電池的電極必須導電）電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應與電極材料具有相同的陽離子。2021/5/922請根據(jù)氧化還原反應:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設計成原電池。你有哪些可行方案?CuCu–2e-=Cu2+比Cu不活潑的金屬或石墨2Fe3++2e-=2Fe2+

Fe2(SO4

)3、FeCl3等負極：正極：電解質溶液：練一練若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。2021/5/9231.利用原電池原理設計新型化學電池；2.改變化學反應速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應制取氫氣；3.進行金屬活動性強弱比較；4.電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。四、原電池的主要應用：5.解釋某些化學現(xiàn)象2021/5/924(1)比較金屬活動性強弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；A.甲和乙用導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–還原反應中，甲比乙失去的電子多；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）原電池原理應用：2021/5/925(2)比較反應速率例2：下列制氫氣的反應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硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。D.（D

）原電池原理應用：2021/5/926例4：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)2021/5/927(4)判斷溶液pH值變化例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時間后，從裝置中共收集到0.168L升氣體，則流過導線的電子為————mol,溶液的pH值變_________？（溶液體積變化忽略不計）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：正極：負極：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原電池原理應用：2021/5/928(5)原電池原理的綜合應用例6：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，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在?！盁岱蟠笔抢?/p>