選修四第四章第一節(jié)《原電池》課件

1、第四章 電化學基礎(chǔ)第一節(jié) 原電池電化學：研究化學能與電能之間相互轉(zhuǎn)換的裝置、過程和效率的科學。過程及裝置分按電化學反應2. 借助電流而發(fā)生反應及裝置 (如:電解池)1. 產(chǎn)生電流的化學反應及裝置 (如:原電池等)一、原電池的基礎(chǔ)知識1.定義： 把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?能的裝置 理解： 外形無外加電源 自發(fā)的氧化還原反應才可能被設計成原電池 CuZn 稀硫酸-Zn2+H+H+Zn2e- = Zn2+負極:正極:2H+2e-=H2總反應式:Zn+2H+= Zn2+H2負正氧化反應還原反應現(xiàn)象：鋅棒溶解，銅棒上有氣泡A2、原電池工作原理陽離子陰離子正極負極有兩種活潑性不同的金屬（或一種是 非金屬單質(zhì)或金屬

2、氧化物）作電極。電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。兩極相連形成閉合電路。 內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還原反應外部條件：3、組成原電池的條件 兩極一液成回路，氧化還原是中心練習：判斷下列裝置哪些屬于原電池H2SO4Zn Zn（1）石墨石墨H2SO4（2）H2SO4Zn 石墨（3）Zn CuH2SO4（4）CuSO4Zn Cu（5）C2H5OHZn Cu（6）Zn CuZnSO4 CuSO4（7）理論上應看到只在銅片上有銅析出，實際上鋅片上也有少量銅析出，這是什么原因?qū)е碌哪?？最終又會造成什么后果？怎樣避免和克服呢？ACuSO4溶液鋅片 銅片想一想？提出問題： 上圖是將鋅片和銅片置于硫酸銅溶液的原電池，如

3、果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？造成的主要原因：由于鋅片與CuSO4溶液直接接觸，在反應一段時間后，難以避免溶液中有Cu2+在鋅片表面直接被還原，一旦有少量銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在負極表面析出，致使向外輸出的電流減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，反應終止，也就無電流產(chǎn)生。對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象【交流討論】【交流討論】讓鋅片與硫酸銅溶液不直接接觸ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA改進如何改進原電池裝置？硫酸銅溶液 CuZnA現(xiàn)象：電流計指

4、針不偏轉(zhuǎn)，且銅片和鋅片上均無明顯現(xiàn)象（即:無電子定向移動） 硫酸銅溶液 CuZnAZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA【交流 討論】【交流討論】改進后的原電池裝置有什么優(yōu)點？【啟示】氧化劑和還原劑不直接接觸也能發(fā)生反應改進繼續(xù)改進原電池裝置？書71頁實驗4-1實驗現(xiàn)象：分析：改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？ 有鹽橋存在時電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。 取出鹽橋，電流計指針即回到零點，說明沒有電流通過。鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液【實驗探索】鹽橋的作用：（1）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。 由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-

5、向ZnSO4溶液擴散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴散和遷移，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行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。（2）平衡電荷。 在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。取出鹽橋，Zn失去電子形成的Zn2+進入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。【實

6、驗結(jié)論】 當有鹽橋存在時，在ZnSO4溶液中，Zn片逐漸_,形成_進入溶液中，從鋅片上釋放的電子經(jīng)過_流向_，CuSO4溶液中的Cu2+從_上得到電子還原為金屬銅并沉積在銅片上，隨著反應的進行，左邊燒杯中c(Zn2+)_,右邊燒杯中c(Cu2+)_,此時，鹽橋中的_會移向ZnSO4溶液， _會移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持電中性，氧化反應得以繼續(xù)進行，從而使原電池不斷產(chǎn)生電流。溶解Zn2+導線銅片銅片增大減小Cl-K+4、由兩個半電池組成原電池的工作原理把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負極，負

7、極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。用導線和鹽橋分別將兩個半電池連接在一起5、設計鹽橋原電池的思路：還原劑和氧化產(chǎn)物為負極的半電池氧化劑和還原產(chǎn)物為正極的半電池Zn+2Ag+=Zn2+2Ag根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液外電路用導線連通，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)電路能產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的原電池應具備什么條件？1.要有導電性不同的兩個電極2.兩個半反應在不同的區(qū)域進行3.用導線和鹽橋分別將兩個半電池連接在一起小結(jié)6、原電池正負極判斷由組成原

8、電池的電極材料判斷一般 負極 的金屬 正極 的金屬或 導體，以及某些金屬氧化物可以理解成： 與電解質(zhì)溶液反應 練習：Mg-Al-H2SO4中 是正極 是負極 Mg-Al-NaOH 中 是正極 是負極MgAlAlMg 活潑性強活潑性弱非金屬負極根據(jù)電子（電流）流動的方向判斷 電子由 流出，流入 ； 電流由 流出，流入 。負極正極正極負極根據(jù)電極反應類型判斷 負極 電子，發(fā)生 反應 正極 電子，發(fā)生 反應 失得氧化還原根據(jù)電解質(zhì)溶液離子移動的方向判斷 陰離子向 極移動（負極帶正電荷） 陽離子向 極移動（正極帶負電荷） 負正根據(jù)電極現(xiàn)象來判斷 負極 ； 正極 ；犧牲、溶解增重、氣泡利用反應Zn+2F

9、eCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設計出兩種原電池，畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應方程式。 參考答案 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液負極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）正極（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應）(+)(-)ZnCl2溶液FeCl3溶液鹽橋 G Zn C 負極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）正極（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應）根據(jù)氧化還原反應電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應。根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液7、電極反應方程式的書寫依據(jù)氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2A

10、g(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：電極X的材料是 ；電解質(zhì)溶液Y是 ；銀電極為電池的 極，發(fā)生的電極反應為 ；X電極上發(fā)生的電極反應為 ；外電路中的電子是從 電極流向 電極。CU銅銀正AgNO3溶液2Ag +2e = 2AgCu - 2e = Cu+-2+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極；A.甲和乙用導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；（C）當兩種金屬構(gòu)成原電池時，總是活潑的金屬作負極而被腐蝕，所以先被腐蝕的

11、金屬活潑性較強。二、原電池的主要應用： 練習：把a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導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極產(chǎn)生大量氣泡， b、d相連時，溶液中的陽離子向b極移動。 則四種金屬的活潑性順序為： 。ac d ba bc d a cd b2、比較反應速率例2 ：下列制氫氣的反應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 硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。D.（ D ）當形成原電池之后，反應速率加快，如實驗室制H2時, 純Zn反應不如粗

12、Zn跟酸作用的速率快。3、比較金屬腐蝕的快慢在某些特殊的場所, 金屬的電化腐蝕是不可避免的, 如輪船在海中航行時, 為了保護輪船不被腐蝕，可以在輪船上焊上一些活潑性比鐵更強的金屬如Zn。這樣構(gòu)成的原電池Zn為負極而Fe為正極，從而防止鐵的腐蝕。例3：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4：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，則流過導線的電子為 mol,溶液的pH值變_？（溶液體積變化忽略不計）0.2解得：y 0.01

13、5 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：0.015根據(jù)電極反應：正極：負極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：2 2 22.4x y 0.168解：0.20.1252c(H+)余2H+ 2eH2大0.0155、原電池原理的綜合應用例5：市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開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?！盁岱蟠笔抢?放出熱量。炭粉的主要作用是 。加入氯化鈉的主要作用是 。木屑的作用是 。鐵被