電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)—原電池課件

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 原電池復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧1 1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)2 2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1 1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H H2 2SOSO4 4時(shí)：時(shí)：ZnZn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負(fù)負(fù)”）極，）極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)，該反應(yīng)是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反應(yīng)；，下同）反應(yīng)；CuCu電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_,_,該反應(yīng)

2、是該反應(yīng)是_反應(yīng)。反應(yīng)。（2 2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時(shí)：溶液時(shí)： ZnZn電極電極是是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)；CuCu電極是電極是_極，極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_,_,該反應(yīng)該反應(yīng)_反應(yīng)反應(yīng). .負(fù)負(fù)ZnZn2e2e- - = Zn = Zn2+2+氧化氧化正正2H2H+ + +2e +2e- - =H=H2 2還原還原負(fù)負(fù)ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+2+氧化氧化正正CuCu2+ 2+ +2e+2e- - = Cu = Cu還原還原氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)

3、電解質(zhì)溶液溶液失失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)Cu2+2e- =Cu陰離子陰離子陽離子陽離子總反應(yīng)：總反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極正極正極 Cu2+2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子陽離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路1.電路：電路：外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一極向得電子的一極電子流向：失電子的一極向得電子的一極電流方向：與電子流動(dòng)方向相反電流方向：

4、與電子流動(dòng)方向相反陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致陽離子流動(dòng)方向與電流方向一致陽離子流動(dòng)方向與電流方向一致2.電極：電極：正極：電子流入的一極正極：電子流入的一極負(fù)極：電子流出的一極負(fù)極：電子流出的一極3.電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：正極：正極： 2H+ 2e- H2負(fù)極：負(fù)極： Zn2e- Zn2+4.總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2鋅銅原電池工作原理鋅銅原電池工作原理硫酸銅硫酸銅此電池的優(yōu)點(diǎn)：此電池的優(yōu)點(diǎn)： 能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。定的電流。鹽橋制法：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中形管中(注意不要產(chǎn)

5、注意不要產(chǎn)生裂隙生裂隙)，將冷卻后的，將冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的飽和的飽和溶液中即可。溶液中即可。2)將將KCl或或NH4NO3的飽和溶液裝入的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，形管，用棉花都住管口即可。用棉花都住管口即可。鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴(kuò)散和溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的

6、電荷，保持溶液的電中性，因而遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來。幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與若電解質(zhì)溶液與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。（2 2）平衡電荷。）平衡電荷。 使陰陽極獨(dú)立起來。使陰陽極獨(dú)立起來。 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離靠離子遷移完成子遷移完成的。的。取出鹽

7、橋，取出鹽橋，ZnZn失去電子形成的失去電子形成的ZnZn2+2+進(jìn)入進(jìn)入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時(shí)，增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+變?yōu)樽優(yōu)镃uCu，使得使得SOSO4 42-2-相對較多而帶負(fù)電荷。相對較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。銅片，造成電流中斷。二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件二、實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可

8、以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）可以可以（2 2）組成原電池的條件組成原電池的條件 （1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。或金屬氧化物）作電極。 （2）電極材料均插

9、入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2H1.1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXXV三、原電池的正負(fù)極的判斷方法三、原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向（根據(jù)電子流動(dòng)方向）電子流出的極電子流出的極電子流

10、入的極電子流入的極負(fù)極負(fù)極正極正極較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極負(fù)極負(fù)極正極正極正極正極負(fù)極負(fù)極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極發(fā)生根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極負(fù)極正極正極判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。反應(yīng)

11、式。 Cu CCu CFeClFeCl3 3溶液溶液負(fù)極：負(fù)極： CuCu 失電子失電子 Cu - 2eCu - 2e- - = Cu = Cu2+2+正極：正極： FeFe3+3+得電子得電子 2Fe2Fe3+3+ + 2e + 2e- - = 2Fe = 2Fe2+2+A ACu+2FeClCu+2FeCl3 3 =CuCl =CuCl2 2 +2FeCl +2FeCl2 2先寫出總反應(yīng)：先寫出總反應(yīng)：即即 負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：拆成離子方程式：Cu + 2FeCu + 2Fe3 3 = Cu= Cu2 2 + 2Fe+ 2Fe2 2根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)

12、極根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極三、電極方程式的書寫三、電極方程式的書寫1.簡單原電池電極方程式的寫法簡單原電池電極方程式的寫法請寫出右邊原電池的請寫出右邊原電池的電極方程式。電極方程式?？偡磻?yīng)方程式：總反應(yīng)方程式：負(fù)極：負(fù)極：AlAl，失，失 Al3+ Mg AlNaOHNaOH溶液溶液A拆成離子方程式：拆成離子方程式：2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H22.2.燃料電池電極方程式的寫法燃料電池電極方程式的寫法 總反應(yīng)：總反應(yīng)： 實(shí)際上就是燃料的完全燃燒。實(shí)際

13、上就是燃料的完全燃燒。 負(fù)極（通入燃料）：負(fù)極（通入燃料）： 為燃料失去電子的氧化反應(yīng)，為燃料失去電子的氧化反應(yīng)， 正極（通入氧化劑）：正極（通入氧化劑）： 為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。負(fù)極總反應(yīng)負(fù)極總反應(yīng): 2H: 2H2 2 - 4e- 4e- - + 4OH + 4OH- - 4H4H2 2O O正極正極: : 總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)總反應(yīng)負(fù)極反應(yīng) 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2H2 2+ O+ O2 22H2H2 2O O負(fù)極負(fù)極: H: H2 2 失失e e4H4H+ + + 4OH + 4OH- - 4H4H2 2O O2H2H2 2 - 4e- 4e- - 4 H4

14、HO O2 2 + 2H+ 2H2 2O + 4eO + 4e- - 4OH4OH- -3.3.復(fù)雜原電池電極方程式的書寫復(fù)雜原電池電極方程式的書寫 方法點(diǎn)撥：寫電極方程式的時(shí)候，要根據(jù)方法點(diǎn)撥：寫電極方程式的時(shí)候，要根據(jù)“得電子顯負(fù)電；得電子顯負(fù)電；失電子顯正電失電子顯正電”的原則，的原則，利用利用“電荷守恒電荷守恒”，通過巧用，通過巧用H H、OHOH和水寫出電極方程式和水寫出電極方程式PbPbO22H2SO42PbSO42H2O練習(xí)：寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)：練習(xí)：寫出鉛酸蓄電池的電極反應(yīng)：SO42 2PbSO4PbO2 得電子得電子2 2PbO2SO42 PbSO4四、原電池的設(shè)計(jì)四、

15、原電池的設(shè)計(jì)活潑性不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（電池的電極必須導(dǎo)電）（電池的電極必須導(dǎo)電）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解

16、質(zhì)溶液應(yīng)別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與與電電極材料具有相同的陽離子極材料具有相同的陽離子。 Zn 2e ZnO 負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：1.1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；2.2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；酸反應(yīng)制取氫氣；3.3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；4.4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。五、原電池的主要應(yīng)用：五、原電池的主要應(yīng)用：5.5.解釋

17、某些化學(xué)現(xiàn)象解釋某些化學(xué)現(xiàn)象(2)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例2 ： 下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例例1： 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是

18、負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3：下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5) (2) (1) (3) (4)原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：例例4：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速片，放

19、置一段時(shí)間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例5： 在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為 mol,溶溶液的液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）？（溶液體積變化忽略不計(jì)）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.

20、75 答：答：0.015根據(jù)電極反應(yīng)：根據(jù)電極反應(yīng)：正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(5)原電池原理的綜合應(yīng)用原電池原理的綜合應(yīng)用例例6：市場上出售的：市場上出售的“熱敷袋熱敷袋”的主要成分為鐵屑、的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋熱敷袋”啟啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。現(xiàn)有大量鐵銹存在。 “熱敷袋熱敷袋”是利用是利用 放出熱量。放出熱量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化鈉的主要作用是加入氯化鈉的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。