人教版化學(xué)選修四-原電池課件

新課標(biāo)人教版選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)新課標(biāo)人教版選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)§1原電池§2化學(xué)電源§4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)電化學(xué)基礎(chǔ)§3電解池氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，自發(fā)進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，外界能量推動(dòng)知識(shí)結(jié)構(gòu)§1原電池§2化學(xué)電源§4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)電化學(xué)基礎(chǔ)§第一節(jié)原電池第一節(jié)原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫

原電池要解決的問(wèn)題：1.什么是原電池？2.原電池的工作原理？（電子的流向、電流的流向、離子的流向、形成條件、電極的判斷、電極反應(yīng)的寫法）把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池要解決的問(wèn)題：原電池及其工作原理：1.定義：

２.電極名稱：原電池相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極3.電極反應(yīng)：原電池負(fù)極：正極：失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反應(yīng)從理論上說(shuō)，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。原電池及其工作原理：1.定義：活動(dòng)探究1實(shí)驗(yàn)組別①組②組③組④組蜂鳴器區(qū)別結(jié)論響響兩極材料不同活潑性不同的兩個(gè)電極響不響負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等4

原電池形成的條件：MgCu活動(dòng)探究1實(shí)驗(yàn)組別①組②組③組④組蜂鳴器區(qū)別結(jié)論響響兩極材料⑥⑦橙汁⑤H2溶液導(dǎo)電性不同電極材料均需插入電解質(zhì)溶液中活動(dòng)探究2蜂鳴器⑤組⑥組⑦組響區(qū)別結(jié)論響不響⑥⑦橙汁⑤H2溶液導(dǎo)電性不同電極材料均需插入電解質(zhì)溶液中活動(dòng)蜂鳴器⑧組⑨組響區(qū)別結(jié)論不響電解質(zhì)溶液是否連通兩極相連與電解質(zhì)溶液必須形成閉合回路活動(dòng)探究3⑧⑨蜂鳴器⑧組⑨組響區(qū)別結(jié)論不響電解質(zhì)溶液是否連通兩極相連與電解：原電池的構(gòu)成條件①能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)②兩種活潑性不同的電極③電解質(zhì)溶液（做原電池的內(nèi)電路，可能參與反應(yīng)）④形成閉合回路負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（正極一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用）。小結(jié)：原電池的構(gòu)成條件①能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)負(fù)極：較活潑的金5.定向移動(dòng)方向：電子、離子原電池“負(fù)極給出電子，并流向正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)5.定向移動(dòng)方向：電子、離子原電池“負(fù)極給出電子，并流向正極與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：負(fù)極流向正極電流方向：正極流向負(fù)極陰離子流向負(fù)極陽(yáng)離子流向正極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：負(fù)極例1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？ABCDEFMNCuSO4√√√√例1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？ABCDEFMNCuS例2.在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()(A)正極附近的SO42－離子濃度逐漸增大(B)電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片(C)正極有O2逸出(D)銅片上有H2逸出D例2.在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片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pH()A.不變B先變大后變小C逐漸變大D.逐漸變小C練習(xí)：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1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是()牛刀小試CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原電池的判斷1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是()牛刀小試負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向小結(jié)負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(？提出問(wèn)題：上圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過(guò)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(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？討論：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(kāi)，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。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(wèn)題：討論：造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了在探究實(shí)驗(yàn)的裝置中架上鹽橋連通,看有什么現(xiàn)象？電流計(jì)指針回到零點(diǎn)，說(shuō)明無(wú)電流，未構(gòu)成原電池。電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，有電流通過(guò)電路，是原電池裝置;(2)然后取出鹽橋，又將看到什么現(xiàn)象?

探究實(shí)驗(yàn)鹽橋：在U形管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠作成的凍膠。ZnSO4ZnCuCuSO4A在探究實(shí)驗(yàn)的裝置中架上鹽橋連通,看有什么現(xiàn)象？電流計(jì)指針回到（２）鹽橋的作用是什么？可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。６.雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念）（１）鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出★鹽橋的作用：（1）形成閉合回路。（2）平衡電荷。（２）鹽橋的作用是什么？６.雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念(3)雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。(3)雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：_________原電池___________________雙液鋅半電池銅半電池_________原電池__________________mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu—氧化反應(yīng)鹽橋還原反應(yīng)+負(fù)極正極把氧化反應(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。mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl1、依探究實(shí)驗(yàn)的原理，按以下反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)能持續(xù)產(chǎn)生電流的原電池裝置，畫出裝置圖。

Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag課堂練習(xí)AgNO3AgCuCu(NO3)2A說(shuō)明：鹽橋?yàn)楹协偰z的KNO3飽和溶液1、依探究實(shí)驗(yàn)的原理，按以下反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)能持續(xù)產(chǎn)生電流的原電243.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，說(shuō)明理由；若是，指出正負(fù)極名稱并寫出電極反應(yīng)式。(A)(B)(C)(D)×√×√CuCl2FeCl3ACuC243.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，說(shuō)明理由；若是4.依據(jù)反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）電極X的材料是_________；電解質(zhì)溶液Y是____；（2）銀電極為電池的_______極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)____________；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

_____________。（3）外電路中的電子是從_____電極流向______電極。銅AgNO3正2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+AgCu4.依據(jù)反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+26電池電極反應(yīng)式的類型電池僅有負(fù)極材料參與反應(yīng)兩電極材料均參與反應(yīng)兩電極材料均不參與反應(yīng)26電池電極反應(yīng)式的類型僅有負(fù)極材料兩電極材料均兩電極材料均由NordriDesign提供電池電極反應(yīng)式的書寫先寫出總反應(yīng)，再寫出某一個(gè)簡(jiǎn)單的半反應(yīng)，用總反應(yīng)減去半反應(yīng)就得到另一個(gè)半反應(yīng)規(guī)則：由NordriDesign提供電池電極反應(yīng)式的書寫先寫出總反28一、僅有負(fù)極材料參與反應(yīng)參與反應(yīng)的金屬電極本身為負(fù)極，負(fù)極參與反應(yīng)的金屬失電子（先寫出負(fù)極反應(yīng)式），正極是介質(zhì)溶液中的微粒得電子（反應(yīng)一般為析氫、吸氧、析Cu、Ag等）。28一、僅有負(fù)極材料參與反應(yīng)參與反應(yīng)的金屬電極291、酸性較強(qiáng)介質(zhì)：正極一般是析氫反應(yīng)。負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

正極：2H++2e-=H2↑

總反應(yīng)：Zn+2H+=H2↑+Zn2+291、酸性較強(qiáng)介質(zhì)：正極一般是析氫反應(yīng)。302、堿性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+或

2Fe+2OH--4e-

=2Fe(OH)2

正極：O2+2H2O+4e-

=4OH-

總反應(yīng)：

2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2302、堿性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。313、接近中性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

總反應(yīng)：

2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2313、接近中性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。324、含不活潑金屬的鹽溶液為介質(zhì)：正極析出不活潑金屬（Cu、Ag等）。負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+

正極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+

324、含不活潑金屬的鹽溶液為介質(zhì)：正極析出不活潑金屬（Cu練習(xí)：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↑MgAlNaOH溶液A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↑練習(xí)：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，34二、電極材料本身均不參與反應(yīng)兩電極均為惰性電極，常見(jiàn)于燃料電池。

1、酸性介質(zhì)氫氧燃料電池2H2+O2=2H2O

負(fù)極：2H2-4e-=4H+

正極：O2+4H++4e-=2H2O

a.應(yīng)考慮電解質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響

b.介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)OH-離子

c.H+寫在正極的反應(yīng)物中34二、電極材料本身均不參與反應(yīng)兩電352、堿性介質(zhì)

氫氧燃料電池2H2+O2=2H2O

負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-352、堿性介質(zhì)363、當(dāng)電解質(zhì)溶液接近中性時(shí)氫氧燃料電池2H2+O2=2H2O

負(fù)極：2H2-4e-=4H+

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-363、當(dāng)電解質(zhì)溶液接近中性時(shí)37

例一有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說(shuō)法正確嗎？1.負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-

2.負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O

37例一有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)38三、兩電極材料均參與反應(yīng)兩電極材料通常由金屬和金屬化合物構(gòu)成。

1、酸性介質(zhì)鉛蓄電池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

負(fù)極：Pb+SO42-－

2e-=PbSO4

正極：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

a.應(yīng)考慮電解質(zhì)對(duì)電極的影響（如生成難溶物等）

b.介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)OH-

c.H+寫在正極的反應(yīng)物中38三、兩電極材料均參與反應(yīng)兩電極材料通常由392、堿性介質(zhì)愛(ài)迪生蓄電池：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

負(fù)極：Fe+2OH-—2e-=Fe(OH)2

正極：NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-

a.反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)H+離子

b.OH-寫在負(fù)極的反應(yīng)物中392、堿性介質(zhì)1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。五、原電池的主要應(yīng)用：5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說(shuō)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(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）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(shuō)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

）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例3：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理