省级优质课原电池.ppt

第四章 电化学基础,2023/10/7,文同中学高二化学组,第 一 课 时,第一节 原 电 池,形形色色的电池,复习回顾,1、原电池是_的装置。原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应为_，该反应是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是_极，其电极反应为_，该反应是_反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应.,负,Zn 2e-=Zn 2+,氧化,正,2H+2e-=H2,还原,负,Zn 2e-=Zn 2+,氧化,正,Cu2+2e-=Cu,还原,【实验验证化学能转化 为电能的客观事实】,3、原电池及其工作原理 Cu-Zn原电池实验探究,气泡,溶解,指针发生偏转,实验结论：导线中有 通过，电子从 流向。,电流,锌片,铜片,H+,Zn2+,SO42-,阳离子:移向正极,阴离子移向负极,电子流动方向：负极 正极,电流方向：正极负极,氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）,结论把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,形成条件三：必须形成闭合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,（1）有两种活动性不同的金属（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。,4、组成原电池的条件,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,提出问题：左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？,造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池了，也就没有电流在产生。,改进措施？,将锌片与硫酸铜溶液隔离,硫酸锌溶液,硫酸铜溶液,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液,此装置优点：能稳定长时间放电,盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？,阅读教材72页,得出结论,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,（2）平衡电荷。,在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,负极（锌片）：Zn 2e-=Zn 2+（氧化反应）,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn 2+Cu,电池符号：Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极,电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（离子方程式）Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu（化学方程式）,正极（铜电极）：Cu2+2e-Cu 负极（锌电极）：Zn-2e-Zn2+,4、电极反应：,半电池中的反应就是半反应，即电极反应。,氧化反应,还原反应,5、电解质溶液和电极材料的选择,活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（2）电池的电极材料必须能导电,（1）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,7、原电池的正负极的判断方法,电子流出的极电子流入的极,负极正极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极质量减少的电极,负极正极,正极负极,有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,负极正极,（工作后）,（工作后）,微观判断（根据电子流动方向）,(1)比较金属活动性强弱。,：,例1 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（）A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶 解，甲上有H2气放出；B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,C,8、原电池原理应用,(2)比较反应速率快慢,例2：下列制氢气的反应速率最快的是（）A.纯锌和1mol/L 硫酸；B.纯锌和18 mol/L 硫酸；C.粗锌和 1mol/L 盐酸；D.纯锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D,(3)比较金属腐蚀的快慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),(3),例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的pH值为_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y 0.015(mol),x 0.015(mol),3.75 10 4(mol/L),pH-lg3.75 104,4-lg3.75,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+2eH2,3.4,0.015,4-0.6,3.4,1、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,原电池的设计 利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu，设计一个原电池.,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,化合价升高 失2e-,化合价降低 得2e-,思考讨论：利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图,（Cu+2 FeCl3=CuCl2+2FeCl2）,化合价降低得2e-,Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+,化合价升高失2e-,Cu,C,CuCl2,FeCl3,装置图,离子方程式Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+,化学电池的组成,能导电的物质,还原性较强的物质(多是金属电极本身),氧化性较强的物质,酸溶液碱溶液盐溶液或熔融液,小结,流出电子,流入电子,氧化反应,还原反应,1、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）,3,2、锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极C 和阴离子都移向Zn极D 和阴离子都移向Cu 极,B,3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，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极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a,B,4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,D,Cu+2 AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,化合价升高失2e-,化合价降低得2e-,电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。,电极反应式：负极：Cu 2e-=Cu(NO3)Cu2+正极：2Ag+2e-=2 Ag,电解液：Cu(NO3)2、AgNO3,5、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。,1.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能实现该反应的原电池是()2.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。,B,MgAl稀H2SO4原电池：负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）正极（Al）：2H+2e-=H2（还原反应）电池反应：Mg+2H+=Mg2+H2 AlMgNaOH原电池：负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应）正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2+6OH-（还原反应）电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,