原电池课件人教选修.ppt

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1、1以铜锌原电池为例，熟练掌握原电池的工作原理。2能正确判断原电池的正负极。3熟练书写原电池的电极、电池反应方程式。,第一节原电池,1电流是怎样形成的？提示电子的定向移动形成电流。2什么是氧化还原反应？提示有电子得失或共用电子对偏移的化学反应叫氧化还原反应，表现为化合价的变化。,笃学一原电池1.装置如图所示是 装置，是借助 反应将 转化为 的装置。Zn是，Cu是，外电路电子由 通过导线流向。请分别写出电极反应式和总反应方程式：负极：；正极：；总反应方程式：。,原电池,氧化还原,化学能,电能,负极,正极,Zn,Cu,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,ZnCu2=Zn2Cu,氧化反应,Zn2eZn

2、2,电解质溶液,失e,沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H2eH2,阴离子,阳离子,负极,正极,Zn2eZn22H2eH2Zn2HZn2H2(离子方程式）ZnH2SO4ZnSO4H2（化学方程式）,电极反应,负极：正极：总反应：,（氧化反应）（还原反应）,锌铜原电池,笃学二、原电池反应原理,粒子流向,电子：负极正极,电流：正极负极,溶液中阴离子负极,溶液中阳离子正极,电极反应,负极：氧化反应,活泼金属失电子变阳离子,正极：还原反应,溶液中离子得电子,总反应：负极金属与电解液的离子反应,【慎思1】盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？提示盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液。离子在盐桥中能定

3、向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导。使用盐桥将两个半电池完全隔开，使副反应减至最小程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大程度地将化学能转化为电能。,笃学三原电池形成的条件是什么？提示两个活泼性不同的电极，其中一个相对来说较活泼，另一个相对来说较不活泼，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液中。电解质溶液。形成闭合回路。能自发地发生放出能量的氧化还原反应。,下列装置中属于原电池的是,练习,1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H2eH2,负极：,总反应：,正极：,Z

4、n2eZn2,Zn2HZn2H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2eZn2,2H2eH2,Zn2HZn2H2,Fe2eFe2,Cu22eCu,FeCu2Fe2Cu,FeCuSO4CuFeSO4,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2eZn2,Cu22eCu,ZnCu2Zn2Cu,或 ZnCuSO4ZnSO4Cu,笃学四、原电池电极反应的书写方法,正极反应,负极反应,总反应,负极金属与电解质溶液的离子反应,负极金属失电子变成阳离子的反应,总反应减去负极反应,【例1】将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电流计连接成原电池，此电池工作

5、时，下列叙述中正确的是()。AMg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2B负极反应式为：Al3e4OH=AlO22H2OC该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出,NaOH(aq),(1)原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。(2)原电池中并非只有负极电极材料参与化学反应。有的两极都参与化学反应，如可充电电池，有的两电极材料都不参与化学反应，如氢氧燃料电池。,【体验1】在下图所示装置中，观察到电流计指针偏

6、转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()。,【体验2】X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硫酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为,A、XY Z B、X Z YC、Y X Z D、Y Z X,C,【体验3】把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为,A、ABC D B、A C D B C、C A B D D、B A C

7、D,B,1加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。2比较金属活动性的强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性ab。,3设计化学电池例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。负极：Cu2e=Cu2正极：2Fe32e=2Fe2,(2)确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极；若为

8、气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)做负极。发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。(3)确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液做电解质溶液。(4)构成闭合回路。,4寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源5用于金属的防护【例2】依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)，设计一个最简单的原电池。(1)在下边方框内画出实验装置图，并指出正极为_，电极反应式为_；负极为_，电极反应式为_。,(2)该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如图所示：请回答下列问

9、题：电极X的材料是_，Y的材料是_，电解质溶液Z是_。盐桥的作用是_。外电路中的电子是从_电极流向_电极。,解析本题考查原电池的原理和设计，解题时应明确设计思路，理解带盐桥的原电池的组成原理。根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Cu2e=Cu2，2Ag2e=2Ag；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Ag得到负极失去的电子，电解质溶液只能用含Ag的电解质溶液，如AgNO3溶液。而正极材料的活泼性比Cu弱。在带盐桥的原电池组成半电池时，注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应，如Cu2/Cu或

10、Ag/Ag。,答案(1)实验装置图如图：Pt(合理即可)2Ag2e=2AgCuCu2e=Cu2(2)CuAgAgNO3将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导CuAg,(1)例析原电池的设计过程：,(2)设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水做电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸，如燃料电池，水中一般要加入KOH或H2SO4；若给出的是离子方程式，则电解质溶液是含氧化性离子的酸或可溶性盐，此时电解质可能不唯一。,【体验2】一个原电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的正确组成是()。解析本题考查原电池的组成，活泼金属为负极，且能与电解

11、质溶液发生自发的氧化还原反应。答案C,实验探究十五原电池原理的应用判断金属活泼性【案例】某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_。,方案：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：_；负极反应式：_。,方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案、不能雷同)：_，用离子方程式表示其反应原理：_。解析比较或验证金属活动性方案有很多，可以利用金属与酸反应的难易来判断或验证；也可以利用原电池原理，负极是较活泼的金属；也可以利用金属单质间的置换反应来完成。,