原电池原理及应用1汇总资料课件.ppt
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1、,原电池工作原理第一课时,问题1:下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过?下列装置是否为原电池?,(1)构成原电池条件,电解质溶液,活泼性不同的两电极,形成闭合回路,自发发生氧化还原反应,一、原电池,问题2:有电流说明有电能产生,电能是怎样转化来的?,如图所示是 装置:Zn电极作_极,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。总反应:,正,负,Zn-2e-=Zn 2+,2H+2e-=H2,Zn+H2SO4=Zn SO4+H2,原电池,氧化,还原,1、原电池的反应原理,自发进行的氧化还原反应,把化学能转化为电
2、能的装置,(2)原电池定义,(3)原电池本质,(4)原电池工作原理,较活泼的金属(“失去或者得到”)电子发生 反应(“氧化”或“还原”),电子从较 金属(极)通过外电路流向较 金属(极)。,失去,氧化,活泼,负,不活泼,正,活动与探究一:向一支小烧杯中加入1.0mol/LCuSO4溶液约30ml,再加入适量锌粉,用温度计测量溶液的温度,观察温度计的变化。现象:。结论:,温度升高,由于反应放热,所以是自发的氧化还原反应,活动与探究二:能否根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu也来设计一个铜、锌原电池?指出所选用的电解质溶液,写出该原电池的两电极反应式、总反应式。画出原电池的构造图。负极材料_负极反应_
3、 正极材料_正极反应_选用的电解质溶液_ 原电池的构造图:,CuSO4,Zn,Cu或C,Zn-2e-=Zn 2+,Cu 2+2e-=Cu,CuSO4溶液,思考:设计出的原电池有什么缺点?如何改进?,寿命短,不稳定,二、双液原电池的设计,(1)组成,半电池电解质溶液和电极,导线、盐桥,(2)工作原理,在ZnSO4溶液中,锌片逐渐,即Zn被,锌原子 电子,形成 进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向;溶液中的 从铜片上得电子,还原成为 并沉积在铜片上。总反应为。反应是自发进行的,锌为,铜为。,溶解,氧化,失去,Zn2+,Cu片,Cu2+,Cu,Zn+CuSO4=Zn SO4+Cu,负极,正极,
4、负极相对活泼-失电子-电子流出-发生氧化反应,正极相对不活泼-得电子-电子流入-发生还原反应,(3)电极,(4)环路的构成,外电路:电子从负极到正极,内电路:电子从负极到正极,(5)盐桥,在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。,盐桥的作用:(1)形成闭合回路。(2)平衡电荷。,将离子反应2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计成原电池,利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,设计一个单液原电池,一个双液原电池(使用盐桥),画出原电池的示意图,并写出电极反应。,(+),(-),负极(Cu):Cu-2e-=Cu2+(氧化反应)正极(Pt或C):2Fe3+2e-=2Fe2+(还
5、原反应),(+),(-),强调:原电池的设计,原电池工作原理第二课时,方法一:根据电极材料的性质确定。相对活泼的是负极,相对不活泼的是正极;方法二:根据电极反应的本质确定。失电子的反应氧化反应负极;得电子的反应还原反应正极。方法三:根据电子或电流方向确定。电子流出的为负极,电子流入的为正极电流流出的为正极,电流流入的为负极方法四:根据电极的现象确定。有气泡产生或增重的为正极,减轻的为负极,强调:电极的判断,三、原电池电极的判断,1、判断下列装置能否构成原电池。,2、构成原电池条件,电解质溶液,活泼性不同的两电极,形成闭合回路,自发发生氧化还原反应,3、盐桥的作用是什么?,(1)形成闭合回路。(
6、2)平衡电荷。,例2、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是A由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,其负极反应式为:Al3eAl3+B由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为:Al3e4OHAlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为:Cu2eCu2+D由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为:Cu2eCu2+,C,四、原电池电极反应式和电池反应式的书写,例1、书写如下电池反应的电极方程式,负极:正极:电池反应式:,Mg-2e-=Mg 2+,2H+2e-=H2,Mg+2H+=Mg 2+H2,负极:正极:电
7、池反应式:,2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O,6H2O+6e-=3H2+6OH-,2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,负极:正极:电池反应式:,Fe-2e-=Fe 2+,2H+2e-=H2,Fe+2H+=Fe 2+H2,负极:正极:电池反应式:,2Fe-4e-=2Fe 2+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,浓HNO3,负极:正极:电池反应式:,Cu-2e-=Cu 2+,2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O,Cu+2NO3-+4H+=Cu2+2NO2+2H2O,小结,3)要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,
8、原电池电极反应式的书写注意事项:,1)找出两极放电的物质,负氧正还。,2)要注意溶液的酸碱性,适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O,以遵循电荷守恒和质量守恒。,五、原电池应用,1、比较金属活动性强弱,通常负极材料活性大于正极材料,例2、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,例1、X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X和Y组成原电池时,Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为
9、AXYZ BXZY CYXZ DYZX,C,2、比较反应速率,形成原电池后,如做负极则速率加快;如做正极则减慢速率,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粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液,D,五、原电池应用,原电池工作原理第三课时,常见原电池的负极一般是:相对 的金属,发生 变化、流出、电极;正极一般是:相对 的金属,发生 变化、流出、电极。,活泼,氧化反应,电子,减轻或变细,不活泼,还原反应,电流,有气泡或变粗,负极(锌筒):Zn-2e-=Zn 2+,正极(石墨):2NH4+2e-=
10、2NH3+2H2,总反应:Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2,1)、锌-锰干电池(酸性),一、常见的化学电源,1、分类:根据原电池原理,人们设计、生产的电池可分为、和。,一次电池,二次电池,燃料电池,2、一次电池:发生 的物质大部分消耗后,,氧化还原反应,不能再使用,负极-Zn,正极MnO2,电池反应:,电解质:,KOH,Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-,Zn+MnO2+H2O=Mn(OH)2+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质?,碱性锌锰电池的优点:电流稳定,放电容量、时间比干电池增大几倍,不会气涨或漏液。,2)
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