高中化學(xué) 第四章 第一節(jié)電化學(xué)基礎(chǔ)精品課件 新人教版選修4.ppt

第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)原電池 課程標(biāo)準導(dǎo)航1 原電池的工作原理 2 能表示電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式 3 能設(shè)計原電池裝置 自主學(xué)習(xí) 一 原電池原理1 原電池的概念和實質(zhì) 1 概念 將 轉(zhuǎn)化為 的裝置 2 實質(zhì) 利用能自發(fā)進行的 反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)能 電能 氧化還原 2 原電池工作原理 以鋅銅原電池為例 逐漸溶解 紅色物質(zhì)沉積 偏轉(zhuǎn) 3 原電池形成的條件 1 兩個 的電極 2 溶液 3 形成 回路 4 能自發(fā)地發(fā)生 反應(yīng) 活潑性不同 電解質(zhì) 閉合 氧化還原 二 原電池的設(shè)計1 依據(jù)理論上 能自發(fā)進行的 均能設(shè)計成原電池 2 實際設(shè)計時應(yīng)注意的幾個方面 1 外電路 氧化還原反應(yīng) 還原性較強 能導(dǎo)電 電解質(zhì) 陰 陽 3 閉合回路 負極 正極 自主體驗1 下列裝置中 電流表指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是 解析 選d a項中鋅電極和乙燒杯中的電解質(zhì)溶液不能發(fā)生氧化還原反應(yīng) 不能構(gòu)成原電池 a項錯誤 b項中冰醋酸不導(dǎo)電 不構(gòu)成原電池 b項錯誤 c項中裝置符合構(gòu)成原電池的條件 但兩極直接接觸 相當(dāng)于短路 因此電路中無電流 c項錯誤 2 下列反應(yīng)不可用于設(shè)計成原電池的是 a caco3 2hcl cacl2 co2 h2ob zn cuso4 znso4 cuc zn 2hcl zncl2 h2 d 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 解析 選a 自發(fā)氧化還原反應(yīng)理論上都可以設(shè)計成相應(yīng)的原電池 但是a的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng) 所以不能設(shè)計成原電池 3 如圖所示裝置 下列說法正確的是 a cu為正極 cu片上發(fā)生還原反應(yīng)b cu為正極 cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)c cu為負極 cu片上發(fā)生還原反應(yīng)d cu為負極 cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)解析 選a 原電池的總反應(yīng)為 zn 2h zn2 h2 所以銅作正極 銅片上發(fā)生還原反應(yīng) 探究導(dǎo)引1如何根據(jù)給定方程式判斷構(gòu)成原電池的正負極 提示 原電池正 負極的判斷基礎(chǔ)是自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng) 如果給出一個方程式判斷正 負極 可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷 發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負極 發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極 要點歸納1 原電池的判定先分析有無外接電源 無外接電源的可能為原電池 然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷 主要是 四看 一看電極 兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異 燃料電池的電極一般為惰性電極 二看溶液 兩極插入電解質(zhì)溶液中 三看回路 形成閉合回路或兩極直接接觸 四看本質(zhì) 有無自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生 2 原電池正 負極的判斷方法 特別提醒 1 原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān) 還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān) 如鎂 鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池 鎂為負極 鋁為正極 但若以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液 則鋁為負極 鎂為正極 2 原電池中并非只有負極電極材料參與化學(xué)反應(yīng) 有的兩極都參與化學(xué)反應(yīng) 如可充電電池 有的兩電極材料都不參與化學(xué)反應(yīng) 如氫氧燃料電池 即時應(yīng)用1 有如圖所示的兩個原電池裝置 下列說法不正確的是 a a池中負極的電極反應(yīng)為mg 2e mg2 b mg在a池中為負極 在b池中為正極c b池中電子的流向 mg ald 原電池工作一段時間后 a池溶液的ph會增大 解析 選c 判斷原電池正負極 除考慮活潑性還要注意電解質(zhì)溶液對正負極的影響 對于稀硫酸來說 鎂是比鋁更活潑的金屬 但對于氫氧化鈉溶液來說 鋁是比鎂更活潑的金屬 所以a池中鎂是負極 b池中鋁是負極 b對 a池中電極反應(yīng)為mg 2e mg2 a對 b池中電子流向為al mg c項錯 a池中正極2h 2e h2 隨著反應(yīng)進行 c h 減少 ph增大 d對 探究導(dǎo)引2為什么鋅與稀硫酸反應(yīng)時 加入少量cuso4 會使反應(yīng)速率加快 提示 鋅與稀硫酸反應(yīng)時 加入少量cuso4 cu2 被鋅置換出來 生成的單質(zhì)cu附著在鋅的表面 此時會發(fā)生原電池反應(yīng) 鋅為負極 使反應(yīng)速率加快 要點歸納1 加快氧化還原反應(yīng)的速率在金屬與酸溶液的置換反應(yīng)中 通過形成原電池而使反應(yīng)速率加快 2 比較金屬活動性的強弱 例如 有兩種金屬a和b 用導(dǎo)線連接后插入到稀h2so4中 觀察到a極溶解 b極上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負極 b是正極 由原電池原理可知 金屬活動性a b 3 設(shè)計化學(xué)電池例如 以2fecl3 cu 2fecl2 cucl2為依據(jù) 設(shè)計一個原電池 1 將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng) 分別作原電池的負極和正極電極反應(yīng)式 負極 cu 2e cu2 正極 2fe3 2e 2fe2 2 確定電極材料 若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì) 可用該金屬直接作負極 若為氣體 如h2 或溶液中的還原性離子 可用惰性電極 如pt 碳棒 作負極 發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須比負極材料活潑性差 本例中可用銅棒作負極 用鉑絲或碳棒作正極 3 確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可 如本例中可用fecl3溶液作電解質(zhì)溶液 4 構(gòu)成閉合回路 4 尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源5 用于金屬的防護如要保護一個鐵閘 可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連 使鋅作原電池的負極 鐵閘作正極 特別提醒設(shè)計原電池時 若氧化還原方程式無明確的電解質(zhì)溶液 可用水作電解質(zhì) 但為了增強其導(dǎo)電性 通常加入強堿或一般的強酸 如燃料電池 水中一般要加入koh或h2so4 若給出的是離子方程式 則電解質(zhì)溶液是含氧化性離子的酸或可溶性鹽 此時電解質(zhì)不惟一 即時應(yīng)用2 把a b c d四塊金屬片浸入稀硫酸中 用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池 若a b相連時 a為負極 c d相連時 電流由d到c a c相連時 c極上產(chǎn)生大量氣泡 b d相連時 b極上有大量氣泡產(chǎn)生 則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 a a b c db a c d bc c a b dd b d c a 解析 選b 根據(jù)原電池原理 作為負極的金屬的活動性比正極金屬的活動性強 電子流動方向是負極流向正極 電流方向與電子流動方向相反 溶液中的h 在正極上得電子生成h2 因此可依次作出如下判斷 活動性a b c d a c d b 綜合得到結(jié)論 金屬活動性順序為a c d b 所以b項正確 2010 高考廣東卷改編題 銅鋅原電池 如圖 工作時 下列敘述正確的是 a 正極反應(yīng)為 zn 2e zn2 b 電池反應(yīng)為 zn cu2 zn2 cuc 在外電路中 電子從正極流向負極d 鹽橋中的k 移向znso4溶液 解析 zn是原電池的負極 故a錯 原電池總反應(yīng)與沒有形成原電池時的氧化還原反應(yīng)相同 故b正確 根據(jù)閉合回路的電流方向 在外電路中 電流由正極流向負極 因電子流向與電流的方向相反 即電子由負極流向正極 故c錯誤 在溶液中 陽離子向正極移動 故d錯 答案 b 易誤警示 1 注意電子與電流的方向 原電池中電子流向由負極到正極 外電路電流流向與之相反 2 原電池中 電池可能與電解質(zhì)溶液反應(yīng) 也可能與電解質(zhì)溶液不反應(yīng) m n p e四種金屬 m n2 n m2 m p用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中 m表面有大量氣泡 n e用導(dǎo)線連接放入e的硫酸溶液中 電極反應(yīng)為e2 2e e n 2e n2 四種金屬的還原性由強到弱順序是 a pmneb enmpc pnmed epmn 解析 由 知 活潑性m n m p用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中 m表面產(chǎn)生氣泡 構(gòu)成原電池正極 活潑性p m n e構(gòu)成的原電池n作負極 活潑性n e 答案 a 原電池正負極活潑性的實驗探究原電池的電極類型不僅跟電極的金屬活動性有關(guān) 還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān) 電解質(zhì)溶液的性質(zhì)也直接關(guān)系到電極產(chǎn)物的存在形式 經(jīng)典案例 甲 乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)驗證金屬的活動性順序 并探究產(chǎn)物的有關(guān)性質(zhì) 分別設(shè)計了如圖所示的原電池 請完成下列問題 1 甲池中正極上的實驗現(xiàn)象是 2 乙池中總反應(yīng)