苏教版化学选修6《原电池》ppt课件.ppt

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1、课题1原电池,学习目标1.通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识。2.通过制作氢氧燃料电池，了解燃料电池的工作原理。3.能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解释。,课堂互动讲练,知能优化训练,课前自主学案,探究整合应用,课题1,课前自主学案,1原电池铜锌原电池(如图所示)也称为丹尼尔电池。这种电池用金属锌和铜作电极，锌电极放入_溶液中，铜电极放入_ 溶液中，两个电解质溶液之间用盐桥连接起来，两个电极用导线连接起来,并串联,ZnSO4,CuSO4,一个电流计以便观察电流的产生和方向。在该原电池中，电流从铜电极流向锌电极(即电子由锌电极流向铜电极)。电子流出的电

2、极叫_极，电子流入的电极叫_极。电极反应为：负极：_正极： _电池反应： _因此，会出现锌片质量_，铜片上有红色物质析出，质量增加，通过电流计指针变化的现象，判断有_产生。,负,正,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,ZnCu2=Zn2Cu,减小,电流,2燃料电池燃料电池是将燃料与氧化剂发生氧化还原反应时的_能转化为_能的装置。燃料电池广泛用于航天事业。氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：_正极：_电池反应：_,化学,电,2H24e=4H,O22H2O4e=4OH,2H2O2=2H2O,3电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是由于发生_反应而引起的。例如，在潮湿的空气中，金属表面吸附了一层水膜，这层水膜中

3、又溶解有少量_等气体，结果在金属表面形成了一薄层电解质溶液。钢铁是铁和碳的合金，它可以与表面的一层电解质溶液形成很多微小的原电池。在此原电池中，铁作为_极，碳作为_极。若钢铁表面形成的溶液呈酸性，则H在正极获得电子变为H2，负极的Fe失去电子成为Fe2进入水膜，发生_腐蚀。其电极反应为：,原电池,负,正,析氢,负极：_正极：_电池反应：_若钢铁表面形成一层中性或偏碱性的电解质溶液,则溶解在水中的氧气将在正极获得电子，发生_腐蚀。其电极反应为：,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,Fe2H=Fe2H2,吸氧,负极：_正极： _电池反应： _Fe(OH)2可进一步氧化成Fe(OH)3，反应的化学方程

4、式： _Fe(OH)3又可失水变成铁锈(通常以Fe2O3nH2O表示)。,2Fe4e=2Fe2,O22H2O4e=4OH,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,思考感悟(1)钢铁在空气中很容易被腐蚀，而纯铁却有较强的抗蚀性，为什么？(2)怎样利用电化学原理来防止金属的腐蚀？【提示】(1)金属的腐蚀是以电化学腐蚀为主的。钢铁都是铁的合金，其中含有一定量的碳，在潮湿的空气中，形成许多微小的原电池，加快了铁的腐蚀，而纯铁在空气中不发生原电池反应，仅有化学腐蚀，非常缓慢，故纯铁有较强的抗蚀性。(2)可在被保护的金属上连接一更活泼的金属,如在轮船壳体上连接

5、锌板。也可用外接电源,将直流电源的负极接在被保护的金属上,防止金属被氧化。,二、实验步骤1原电池实验(1)在一块锌片(10 cm3 cm)和一块铜片(10 cm3 cm)之间放一块海绵，用棉线或橡皮筋固定好。用导线把小灯泡(2.5 V0.3 A)和锌片、铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图所示)，观察到的现象为_。,(2)一段时间后，向烧杯中加入12 g重铬酸钾晶体(或高锰酸钾晶体，或510 mL 6% H2O2溶液),振荡，观察到的现象为_。(3)改用ZnC、AlCu为电极材料，分别与稀硫酸组合成原电池，按照上述实验装置和操作方法进行实验，会观察到类似的实验现象。2制作氢氧燃料电池(1

6、)把两根碳棒放在酒精喷灯(或煤气灯)火焰上灼烧23 min后，立即投入到冷水中，反复操作35次，目的是_。,使碳棒表面变得粗糙多孔,(2)将经过灼烧的两根碳棒插入2 molL1 KNO3溶液中，并与6 V直流电源连接(如图中所示)，电解约20 s，使两电极的碳棒上吸附较多的气泡。(3)切断电池，在两电极之间接上音乐集成电路(原来连接直流电源正极的碳棒应该与音乐集成电路的正极相连接，如图中所示)，观察到的现象为_，说明装置中产生电流。,3金属的电化学腐蚀(1)析氢腐蚀取两根35 cm长的铁钉，用稀盐酸除去铁锈。在其中一根铁钉上疏散地绕几圈光亮的细铜丝，使铜丝与铁钉紧密接触。把上述两根铁钉分别放入

7、两支试管中，各加入3 mL 0.1 molL1盐酸和2滴K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液，观察到_上产生的气泡多,_周围先出现蓝色沉淀(Fe2能与Fe(CN)63反应生成蓝色沉淀)。,绕有铜丝的铁钉,绕有铜丝的铁钉,(2)吸氧腐蚀取一片铁片，用砂纸擦去铁锈，在铁片上滴1滴含酚酞的食盐水(如图所示)，静置12 min，观察到的现象为_。,溶液变红色,1铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中，锌片是()A阴极B正极C阳极 D负极解析：选D。原电池的两极分别命名为正、负极。铜片和锌片用导线连接后插入稀H2SO4中形成了原电池，其中锌失去电子作原电池的负极。,2茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向

8、。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()铝合金是阳极铝合金是负极海水是电解液铝合金电极发生还原反应A BC D解析：选A。较活泼的铝合金为负极(对)，PtFe合金网为正极，海水是电解液(对)，负极上发生氧化反应(错)。,解析：选B。二次电池，即可充电电池，所以A项对。在铜锌原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。,课堂互动讲练,下列是我们常见的两种原电池装置，将它们进行比较：,1实验现象,2.实验分析(1)对于左上图装置，Zn片：Zn2e=Zn2Cu

9、片：Cu22e=Cu同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。(2)对于右上图所示原电池：使用盐桥，避免了Zn与CuSO4溶液的直接反应,电极名称及电极反应：锌片：负极Zn2e=Zn2(氧化反应)铜片：正极Cu22e=Cu(还原反应)总化学方程式：ZnCuSO4=CuZnSO4,当有盐桥存在时，在ZnSO4溶液中，Zn片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2进入溶液，从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2从铜片上得到电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上，随着反应的进行，左

10、边烧杯中溶液c(Zn2)增大，右边烧杯中c(Cu2)减小，此时，盐桥中的Cl会移向ZnSO4溶液，K移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流。即：,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应为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。,【解析】根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，Cu应作负极，AgNO3溶液为

11、电解质溶液，从而推知：(1)电极X的材料为铜，电解质溶液Y是AgNO3溶液。(2)银为原电池的正极，发生的电极反应为Age=Ag。X电极上发生的电极反应为Cu2e=Cu2。(3)外电路中的电子从X(Cu)电极流向银(Ag)电极。,【答案】(1)铜AgNO3溶液(2)正Age=AgCu2e=Cu2(3)X(Cu)银(Ag),变式训练1(2011年绍兴高二检测)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形管)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Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸

12、入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,A BC D解析：选C。Cu为负极，电子由Cu电极流向Ag电极；取出盐桥，电池不能形成闭合回路，不能继续工作。,1制作氢氧燃料电池,2燃料电池电极反应方程式的书写(1)燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。(2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如H2、CH4、CH3OH等)，在正极上参与反应的是空气或氧气，电解质溶液一般是KOH溶液。(3)书写电极反应方程式时，酸性条件下可用H和H2O配平；碱性条件下可用OH和H2O配平。,解析：选AB。放电时，负极氢气失去电子被氧化产生的H与碳酸根离子结合生成二氧化碳，碳酸根离子将向

13、负极移动；正极氧气得到电子被还原生成氢氧根离子，氢氧根离子与二氧化碳结合生成碳酸根离子；反应的实质是2H2O2=2H2O,每转移2 mol电子生成1 mol水，因此电路中通过a mol电子时，理论上可以生成9a g水蒸气。,1类型,2影响金属腐蚀的因素及腐蚀快慢规律(1)影响金属腐蚀的因素金属本性金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质介质对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。,(2)判断金属腐蚀快慢的规律电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活泼

14、性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法。所用试剂有：材质相同的无锈铁钉数个、食盐水、碳酸水、植物油各多量，实验温度为298 K ,308 K，每次实验取用铁钉的数量相同，液体体积相同且足量，用大小相同的试管实验。(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：,(2)请根据上述实验和金属腐蚀原理，判断下列有关钢铁制品防腐蚀的说法正确的是_(填字母)。A在铁门、铁窗表面涂上油漆B自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在有遮雨的地方C家用铁制厨具每

15、次用完后应擦干放置在干燥处D把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门被腐蚀的速率,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)比较实验应只有一个条件不同，其他条件相同，进行对比。(2)结合金属腐蚀的原理和条件判断防腐蚀措施的正误。,【解析】(1)根据实验目的()可知，和实验的不同之处为电解质溶液，故其实验温度应相同，即亦为298 K，取用的电解质溶液为碳酸水；由()可知和另外一组(可为)实验探究温度对铁钉腐蚀快慢的影响，故中试管内取用液体与相同，而温度不同，应为308 K；由()可知实验中试管内取用液体应为非电解质(即植物油)，温度与相同，为298 K。(2)根据实验，钢铁制品防

16、腐蚀可涂油漆、电镀等保护层，并保持干燥以防止电化学腐蚀，故A、C正确，B错误；D项挡水铁闸门若与直流电源的正极连接构成回路，则Fe作阳极腐蚀加快，不会被保护，D错误。,【答案】(1)(2)AC,变式训练3如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(),A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀,解析：选B。粗看装置虽感到陌生，但仔细分析得知该实验是吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合。a试管内盛装食盐水，溶液呈中性，

17、发生的是吸氧腐蚀，负极反应式为Fe2e= Fe2，正极反应式为O22H2O4e=4OH，显然a装置内气体的物质的量减少，压强减小。b试管内盛装氯化铵溶液，溶液呈酸性，发生的是析氢腐蚀，负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为2H2e=H2，气体的物质的量增加，压强增大。综上分析选项B错。,探究整合应用,ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极材料是_。电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNa

18、OH bZncFe dNH3H2O,(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_g。,【解析】(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极：Zn2e=Zn2；电池工作时，电子是从负极流向正极。(2)Zn与Cu2发生氧化还原反应，生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池，加快反应速率，从而加快Zn的腐蚀。(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极：2H2e=H2；每生成1 mol MnO2需转移2 mol电子，故每通过2 mol电子，理论上生成1 mol MnO2，质量为87 g。,【答案】(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H287,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,