高二化學選修4-原電池課件

第四章電化學基礎第一節(jié)原電池1、電化學：2、從反應產(chǎn)物與電流的關系分類：閱讀教材P70回答研究化學能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置、過程和效率的科學①產(chǎn)生電流的反應→→原電池②借助電流而發(fā)生的反應→→電解池復習回顧1、原電池是______________________的裝置。原電池反應的本質(zhì)是____________________反應。將化學能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原2、如右圖所示，組成的原電池：（1）當電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時：Zn電極是____（填“正”或“負”）極，其電極反應為_______________，該反應是______（填“氧化”或“還原”，下同）反應；Cu電極是______極，其電極反應為_______________,該反應是_________反應。（2）當電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時：Zn電極是____極，其電極反應為_____________，該反應是________反應；Cu電極是____極，其電極反應為_______________,該反應_____反應.負Zn－2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑還原負Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu還原氧化反應Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)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(nèi)電路與原電池相關的概念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：與電子流動方向相反陰離子流動方向與電子流動方向一致陽離子流動方向與電流方向一致2.電極：正極：電子流入的一極負極：電子流出的一極3.電極反應式：正極：2H++2e-＝H2↑負極：Zn－2e-＝Zn2+4.總反應式：Zn+2H+＝Zn2++H2↑

鋅銅原電池工作原理提出問題：上圖是我們在必修2中學習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，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？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、對鋅銅原電池工作原理的進一步探究為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設計如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？硫酸銅硫酸銅此電池的優(yōu)點：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形管，用棉花都住管口即可。實驗三（書71頁實驗4-1）實驗探索實驗現(xiàn)象：分析：改進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電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。取出鹽橋，電流計指針即回到零點，說明沒有電流通過。鹽橋的作用：（1）使整個裝置構(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溶液擴散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴散和遷移，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溶液反應產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。（2）平衡電荷。在整個裝置的電流回路中，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+進入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時，CuSO4則由于Cu2+變?yōu)镃u，使得SO42-相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。請同學們思考：上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。ZnSO4溶液CuSO4溶液負極（鋅片）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反應）正極（銅片）：Cu2++2e-=Cu（還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn+Cu2+=Zn2++Cu電池符號：

Zn︱ZnSO4‖

CuSO4

︱Cu

負極鹽橋正極一、對鋅銅原電池工作原理的進一步探究?二、由兩個半電池組成原電池的工作原理（1）把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。①在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。②在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。練習：鋅銅原電池產(chǎn)生電流時，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B三、實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；實驗探究形成原電池的條件實驗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（2）組成原電池的條件

（1）有兩種活動性不同的金屬（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)進行氧化還原反應。ABCDEFMN1.下列哪幾個裝置能形成原電池？VXVVXXXV2.一個電池反應的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該反應的的原電池正確組合是（）CABCD正極ZnCuCuFe負極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl四、原電池的正負極的判斷方法

微觀判斷（根據(jù)電子流動方向）電子流出的極電子流入的極——負極——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——負極——正極——正極——負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生還原反應的極宏觀判斷：①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應③根據(jù)電極增重還是減重④根據(jù)電極有氣泡冒出：——負極——正極1.某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是()A.Mg

B.Fe

C.Al

D.CuB2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，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C3.把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB4、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(D)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?五、原電池的設計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，鉛作負極，PbO2作正極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(zhì)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(zhì)溶液應與電極材料具有相同的陽離子。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(zhì)溶液：練一練若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。1.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。六、原電池的主要應用：5.解釋某些化學現(xiàn)象(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：(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：(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)原電池原理應用：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)(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：(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>

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”時受熱均勻原電池原理應用：