高二化蘇教選修通用PPT課件 原電池的工作原理

1、高二化蘇教選修課件 原電池的工作原理一位年輕的化學(xué)家來看望格林太太，并為格林太太揭開了病因： 由于金和鐵（鋼的主要成分）是活動性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質(zhì)，故構(gòu)成原電池，產(chǎn)生微小的電流，使得格林太太頭痛。必須換掉其中一顆假牙。處方：病因：實驗1. 稀硫酸銅鋅觀察到什么現(xiàn)象?稀硫酸銅鋅實驗2觀察到什么現(xiàn)象？與實驗1有什么區(qū)別？1.電流計的指針發(fā)生如何變化?稀硫酸銅鋅G實驗3.2.銅片上為什么有氣泡產(chǎn)生?3.鋅片的質(zhì)量有無變化?溶液中的c(H+)如何變化?4.寫出鋅片上和銅片上變化的離子方程式。稀硫酸ZnCu現(xiàn)象(1)電流表指針有偏轉(zhuǎn)(2)銅片上有氣泡產(chǎn)生(3)鋅片不斷溶解，c(H+)不斷減

2、小稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+-+Zn2e-=Zn2+總反應(yīng)：2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）鋅片：銅片： 設(shè)疑請根據(jù)你的經(jīng)驗猜想Zn與CuSO4溶液的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？并設(shè)計實驗方案加以證明探究一：預(yù)測3實驗1 的現(xiàn)象和結(jié)論 現(xiàn)象:鋅粉溶解,有紅色物質(zhì)析出,溫度迅速上升.結(jié)論:Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu化學(xué)能 熱能ZnCu CuSO4 設(shè)疑除了可以將該反應(yīng)放出的能量轉(zhuǎn)化為熱能之外，還能通過該反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為什么能量？ZnCu CuSO4電池反應(yīng)：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（總反應(yīng)）探究二：預(yù)測3實驗2 的現(xiàn)象和結(jié)

3、論 現(xiàn)象:鋅片變細(xì),銅上有紅色物質(zhì)析出,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).結(jié)論:化學(xué)能 電能Zn-2e-=Zn2+Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu2e-Cu2+2e-=Cu一、原電池的工作原理1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：由失電子的一極向得電子的一極電流方向：與電子流向相反陰離子流向與電子流向一致陽離子流向與電流一致2.電極：負(fù)極：電子流出的一極正極：電子流入的一極3.電極反應(yīng)式：負(fù)極（氧化反應(yīng)）： Zn2e-Zn2+正極（還原反應(yīng)）： Cu2+2e-=Cu4.總反應(yīng)式（氧化還原反應(yīng)）：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu二、形成原電池的一般條件前提條件：有自發(fā)的氧化還原反應(yīng) （1）有兩種活潑性不同的

4、導(dǎo)電材料 (不同的金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體）作電極（2）兩個電極必須插入電解質(zhì)溶液中（3）兩極相連形成閉合回路 （用導(dǎo)線連接或電極直接接觸）原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷（根據(jù)電子流動方向）電子流出的極電子流入的極負(fù)極正極 較活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極工作后 質(zhì)量減少的電極負(fù)極正極正極負(fù)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)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極正極三、原電池電極反應(yīng)式的書寫1、確定原電池正負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)2、重視介質(zhì)是否參加

5、反應(yīng)，注意兩極得失電子總數(shù)相等3、將兩極電極反應(yīng)式相加即得原電池的總反應(yīng)式 鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液的瓊脂。思考：1、鹽橋的作用是什么？（1）使整個裝置構(gòu)成通路， 代替兩溶液直接接觸。 （2）平衡電荷思考：2、 此電池的優(yōu)點？此電池的優(yōu)點:能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。知識回顧CuCCuZn鹽橋1. 將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于稀硫酸溶液中,下列各敘述正確性的是 ( )A. 鋅片做負(fù)極，鋅發(fā)生還原反應(yīng)B. 銅片做正極，銅得電子C. 溶液中的PH值增大D. 鋅片、銅片同時有氣泡冒出，說明鋅片不純C D練習(xí)練習(xí)2.判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并寫出

6、電極反應(yīng)式.()()()2H+2e-H2負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4 ()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu()()負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Fe2e- Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或 Fe+H2SO4FeSO4+H2 例： 利用Fe + Cu2+=F

7、e2+ +Cu設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。負(fù)極：Fe 2e- =Fe2+ 正極：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4設(shè)計原電池的思路：半電池：電極材料電解質(zhì)溶液根據(jù)電極反應(yīng)確定還原劑（電極材料）和氧化產(chǎn)物（電解質(zhì)溶液）為負(fù)極的半電池氧化劑（電解質(zhì)溶液）和還原產(chǎn)物（電極材料）為正極的半電池外電路用導(dǎo)線連通，可以接用電器內(nèi)電路是將電極浸入電解質(zhì)溶液中，并通過鹽橋溝通內(nèi)電路（或其它不活潑材料）根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原寫出電極反應(yīng)式前提：是氧化還原反應(yīng) 練習(xí)： 利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。正極：2Fe

8、32e- =2Fe2+ 負(fù)極：Cu-2e- =Cu2+CuCCuSO4FeCl3CCu FeCl31.如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（ ） A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4 B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸 C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液 D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液 G CABD隨堂練習(xí)練習(xí)2：根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池： Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池的裝置簡圖；注明原電池的正極和負(fù)極；注明外電路中電

9、子的流向；寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。負(fù)極： 2e- 2+正極C：2Ag+2e- 2AgCCu AgNO3CuSO4+e-裝置可采用燒杯和鹽橋， 畫出此原電池的裝置簡圖；注明原電池的正極和負(fù)極；注明外電路中電子的流向；寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。 Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)(-)：Zn 2e- = Zn2+ (+)：2H+ +2e- = H2 電池反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2ZnCuH2SO4ZnSO4鹽橋+3、把右圖設(shè)計成有鹽橋的原電池裝置，并寫出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式ZnCu H2SO4負(fù)極： Fe 2e- = Fe2+正極：

10、2H+ + 2e- = H2總：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 稀 硫 酸FeCu稀 硫 酸FeCuNaCl溶液負(fù)極： 2Fe 4e- = 2Fe2+正極： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-總：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 不同的介質(zhì) 不同的電極反應(yīng)負(fù)極：2 Al+ 8OH6e- =2Al O2 +4H2O 正極：6H+ + 6 e- =3 H2總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 稀 硫 酸負(fù)極： Mg 2e- = Mg2+ 正極： 2H+ + 2e- = H2總：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 負(fù)極： Cu 2

11、e- = Cu 2+ 正極： 4H+ +2NO3 + 2 e- = 2NO2 + 2H2O總：Cu + 4H+ +2NO3= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O稀H2SO4負(fù)極：2 Al 6e- =2Al 3+ 正極： 6H+ + 6e- =3 H2總：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 練習(xí)：1、下列關(guān)于下圖所示原電池的說法正確的是（ ）A 鋁片為正極B 正極上有H2產(chǎn)生C Al是電池的負(fù)極，開始工作時溶液中會立即有白色沉淀析出D 當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04 mol e- 時，產(chǎn)生 0.01 mol O2 CuBC 練習(xí)2. X、Y、Z、W四種金屬片進入稀鹽酸中,用導(dǎo)線連接,可以組成原

12、電池,實驗結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為_ZYXW5.利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；1.進行金屬活動性強弱比較；3.電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。三、原電池的主要應(yīng)用：4.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象(1)比較金屬活動性強弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是（ ）C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2氣放出；B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；原電池原理應(yīng)用：C(2)比較反應(yīng)

13、速率例2 ：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和 1mol/L 鹽酸；B.A.純鋅和1mol/L 硫酸；純鋅和18 mol/L 硫酸；C.粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D.（ D ）原電池原理應(yīng)用：(3)比較金屬腐蝕的快慢例3：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應(yīng)用：例4：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)(4)判斷溶液pH值變化例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為 mol,溶液的pH值變_(填“變大”、“變小”、“不變”)？若pH為多少？（溶液體積變化忽略不計）變大0.015原電池原理應(yīng)用：(5)原電池原理的綜合應(yīng)用