原电池原理,电极反应式.ppt

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1、第四章 电化学基础,第一节 原电池,一、原电池：将化学能转化为电能的装置,思考：在如下图所示的8个装置中，属于原电池的有_。,能自发进行氧化还原反应（本质）两个活泼性不同的电极有电解质溶液形成闭合回路,1、原电池的构成条件:,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,SO42-,原电池工作原理,2、原电池工作原理,电极及反应：负极：电子流出或电流流入的极，氧化反应正极：电子流入或电流流出的极，还原反应电荷流向：电子：负极正极电流：正极 负极离子：阴离子 负极 阳离子 正极放电现象：负极：溶解或减轻正极：增重或放出气泡,正负极的判断方法（优化设计）,电子流出或电流流入的一极电子流入或电流流出的一极,负极

2、正极,较活泼的一极较不活泼的一极,负极正极,根据电子或电流流向根据电极材料根据原电池电极 发生的反应,负极正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,根据电极反应现象根据溶液中离子移动的方向,溶解或减轻的一极增重或放出气泡的一极,阴离子移向的一极阳离子移向的一极,负极正极,负极正极,石墨,Al,稀硫酸,（1）说明反应的现象；（2）判断正负极；（3）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习1,Mg,Fe,稀硫酸,（1）说明反应的现象；（2）判断正负极；（3）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习2,提出问题：左图是原电池，如果用它做电源，不但

3、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,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,不与锌反应的溶液，一般加金属对应的盐溶液。,盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂 K+和Cl-在盐桥中能移动,盐桥,盐桥的作用：1.勾通内

4、电路 2.平衡电荷，使溶液呈电中性,SO42,Zn2+,ee,SO42,Cu2+,K+,盐桥工作示意图,Cu,Zn,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,K+,Cl,Cl,K+,K+,Cl,K+,K+,K+,Cl,Cl,K+,Cl,Cl,Cl,锌半电池,铜半电池,电极反应：负极：正极：总反应：,Cu2+2e-=Cu,Zn2e-=Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,锌铜原电池（盐桥）,3、工作原理：,知识小结,二.有盐桥的原电池：,1、盐桥的成分：通常装有含KCl饱和溶液的琼脂 Cl-移向负极，K+移向正极（使烧杯中的溶液呈电中性）2、盐桥的作用：勾通内电路;平衡电荷，使溶液呈电中

5、性,负极：正极：总反应：,Zn2e-=Zn2+氧化反应,Cu2+2e-=Cu 还原反应,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,银半电池,铜半电池,电极反应：负极：正极：总反应：,Cu 2e-=Cu2+,2Ag+2e-=2Ag,Cu+2Ag+=Cu2+2Ag,铜银原电池（盐桥）,AgNO3溶液,CuSO4溶液,问题解决,知识递进,优点：,1.有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应，增加了原电池的使用寿命,2.离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，电流持续稳定，提高了原电池的使用效率,补：特殊原电池：,Mg,Al,NaOH,补：特殊原电池：,Cu,Fe或Al,浓HNO3,补：特殊

6、原电池：(钢铁的腐蚀再讲）,Cu,Fe,NaCl溶液,空气,A,三、原电池原理的应用,1、加快氧化还原反应的速率,2、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中，B极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将Cu浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（）、,B,2、比较金属活动性强弱,3、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,3、金属腐蚀快慢比较及金属的保护,4、下列化学反应有可能设计成原电池的是（）,B、D,A、CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H

7、2O,B、Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,C、Na2SO3+2H2SO4 Na2SO4+SO2+H2O,D、CH4+2O2 CO2+2H2O,4、设计电池、寻求和制造化学电源,原电池的设计方法归纳：,1、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个反应，分别做原电池的负极和正极。,2、确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极，(如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极)；发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。,3、确定电解质溶液：一般选用反应物中的电解质溶液,4、构成闭合回路,理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。,请根据反应：Zn+C

8、uSO4=ZnSO4+Cu设计一个原电池,思考与交流,拓展加深：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。,(高考真题）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。,Cu,AgNO3,正,X,Ag,Cu 2e-=Cu2+,2Ag+2e-=2 Ag,某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原

9、电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：,实验1、2中 Al所作的电极是否相同？,写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。,某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：,实验4中 Al做正极还是做负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。,解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？,根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响。,化学电源（见课本）,碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，

10、电池总反应式为：Zn（s）+2MnO2（s）+2H2O（l）Zn（OH）2（s）+MnOOH（s），下列说法错误的是（）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO2（s）+2H2O（l）+2e-=2MnOOH（s）+2OH-（aq）C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负 极D外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论 上减小6.5g,C,生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4，下列对铅蓄电池的说法错误的是（）A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极，PbO2是正极C.工作时负极上发生的反应是：Pb-2e-+SO42-=PbSO4D.工作时电解质的密度减小,A,一种甲醇、氧气作电极，强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电 池反应为2CH3OH3O24OH 2CO326H2O，则有关说法正确的是()A放电时CH3OH参与反应的电极为正极B放电时负极的电极反应为CH3OH8OH6e=CO326H2OC标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低,B,