选修四41原电池ppt课件.ppt
选修（四）化学反应原理第四章 电化学基础,电化学：研究化学能与电能之间相互转 换的装置、过程和效率的科学。,2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池),1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等),分类：（按电化学反应过程及装置分）,第1节 ：原电池,一、知识回顾,化学能转变为电能的装置,1、原电池定义：,2、原电池的组成：,“两极一液一线”,有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,电极材料均插入电解质溶液中。,两极相连形成闭合电路。,（1）内部条件：能自发进行氧化还原反应；,（2）外部条件：,构成原电池的条件：,讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？,3、原电池的工作原理：,锌片,Zn - 2e- = Zn2+,氧化反应,铜片,2H+ + 2e- = H2,还原反应,电子由锌片经外电路流向铜片,负极,正极,Zn+2H+=Zn2+ H2,（负极正极）,电子流向：, 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，, 电子从负极经外电路流向正极，, 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,SO42-,A,e-,原电池的工作原理示意图：,4、电极反应式的书写方法,(2)复杂反应式的书写,(1)一般电极反应式的书写,5、原电池正负极判断,1.由组成原电池的电极材料判断一般：负极 的金属 正极 的金属或 导体，以及某些金属氧化物可以理解成： 与电解质溶液反应,练习：Mg-Al-H2SO4中 是正极， 是负极 Mg-Al-NaOH中 是正极 是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性较强,活泼性较弱,非金属,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断 电子由 流出，流入 ； 电流由 流出，流入 。,负极,正极,正极,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断 负极 电子，发生 反应 正极 电子，发生 反应,失,得,氧化,还原,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子向 极移动（负极带正电荷） 阳离子向 极移动（正极带负电荷）,负,正,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断 负极 ； 正极 ；,牺牲、溶解,增重、气泡,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断,6.燃料电池中 燃料在 反应 氧化剂在 反应,负极,正极,1、理论上应看到只在铜片上有大量气泡，而实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？2、实验发现该装置不能提供持续稳定的电流，为什么？3、如何设计实验来避免和克服1和2中的问题呢？,【交流 研讨】,如何改进原电池装置？,盐桥的作用：（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷。,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,？,盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出 。,【观察与思考】改进后的原电池装置有哪些优点？,2、提高了能量转化率（化学能电能）；,3、能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）；,1、能够产生持续稳定的电流；,【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。,基于盐桥的作用，可以对上述原电池装置加以改进设计成化学电源。,把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,注：在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,二、由两个半电池组成原电池的工作原理,【练习】根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液,写出电极反应方程式.,负极:,Zn2e-=Zn2+,正极:,Cu2+2e-=Cu,设计盐桥原电池的思路：,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液；3、外电路用导线连通，可以接用电器；4、内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路。,1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计出两种原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。,【巩固练习】,2.依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是 ，电解质溶液Y是 ；(2)银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反为 ；(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。,CU,铜,银,正,AgNO3溶液,3.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ；正极反应为：Ag+e- =Ag ；实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同。 A B C D,C,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属活动性强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池原理的主要应用：,5.解释某些化学现象。,1、比较金属活动性强弱。,C,当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。,例2：把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若: a、b相连时，a为负极； c、d相连时，电流由d到c； a、c相连时，c极产生大量气泡， b、d相连时，溶液中的阳离子向b极移动。 则四种金属的活泼性顺序为： 。,ac d b,a b,c d,a c,d b,2、比较反应速率,D,当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H2时, 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。,3、比较金属腐蚀的快慢,在某些特殊的场所, 金属的电化腐蚀是不可避免的, 如轮船在海中航行时, 为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。,4、判断溶液pH值变化,大,0.015,5、原电池原理的综合应用,例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用 放出热量。2)炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的作用是 。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水，形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,例7：根据反应5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+4H2O设计一个原电池，并写出电极反应式。,（H+）,MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+4H2O,Pt或石墨,Pt或石墨,负极：,正极：,5Fe2+ 5e- = 5Fe3+,6、利用原电池原理设计新型化学电池,
