【風(fēng)向標(biāo)】年高考化學(xué) 第四章 第一節(jié)　原電池課件 新人教選修4

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池一、原電池氧化還原

1.原電池原理(以鋅銅原電池為例) (1)原電池是利用__________反應(yīng)原理將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置(如圖4－1－1所示)。 圖4－1－1(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①有鹽橋時(shí)電流表指針__________；回到零點(diǎn)②鋅片____________；③銅片上有紅色物質(zhì)沉積；

逐漸溶解

④取出鹽橋后，電流表指針____________。 (3)鋅半電池：鋅原子____________，被氧化，鋅為負(fù)極，即電子流出極，電極反應(yīng)式為____________________。

為正極，即電子流入極，電極反應(yīng)式為____________________。偏轉(zhuǎn)失去電子得到電子還原2.原電池形成的條件負(fù)極正極

(1)兩個(gè)活潑性不同的電極：相對(duì)活潑的金屬作______，較不活潑的金屬或非金屬作__________。(2)________溶液。電解質(zhì)閉合氧化還原(3)形成________回路。(4)能自發(fā)地發(fā)生______________反應(yīng)。二、電極反應(yīng)的書寫

原電池反應(yīng)所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)。負(fù)極：失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極：得到電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)?？偡磻?yīng)：兩個(gè)半電池的電極反應(yīng)相加得出原電池的總反應(yīng)，但要注意得失電子守恒。

原電池的工作原理

1.原電池工作原理是把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開進(jìn)行，還原劑在負(fù)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過(guò)導(dǎo)線流向正極，氧化劑在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 2.原電池工作原理分析(鋅銅電池) (1)當(dāng)有鹽橋存在時(shí)，在ZnSO4

溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，鋅原子失去電子，形成Zn2＋進(jìn)入溶液；從鋅片上釋放出的電子，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向銅片，CuSO4

溶液中的Cu2＋在銅片上得到電子，還原成金屬銅并沉積在銅片上。隨著反應(yīng)使ZnSO4

溶液和CuSO4

溶液均保持電中性，氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，從而使原電池不斷地產(chǎn)生電流(如4－1－2所示)。圖4－1－23.鹽橋的作用常見的鹽橋：含瓊膠的KCl飽和溶液。(1)使原電池裝置形成閉合回路，代替兩溶液直接接觸，使之產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。(2)平衡兩個(gè)半電池的電荷，使電解質(zhì)溶液呈電中性。原電池原理的應(yīng)用1.比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱(1)在原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子由負(fù)極流向正極，由活潑金屬流向不活潑金屬，而電流方向是由正極流向負(fù)極，二者是相反的。2.原電池對(duì)反應(yīng)速率的影響

形成原電池時(shí)反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快，如粗鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2

的速率快，因?yàn)殇\、雜質(zhì)金屬與稀硫酸形成了原電池。在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，向稀硫酸中加入少量CuSO4，也同樣會(huì)加快產(chǎn)生H2

的速率，因?yàn)殇\、銅(銅單質(zhì)是鋅與Cu2＋反應(yīng)生成的)與稀硫酸形成了原電池。3.根據(jù)原電池原理，把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。氧化還還原反反應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)成成原電電池從理論論上講講，任任何一一個(gè)自自發(fā)的的氧化化還原原反應(yīng)應(yīng)，都都可以以設(shè)計(jì)計(jì)成原電電池。。關(guān)鍵鍵是選選擇合合適的的兩個(gè)個(gè)電極極和電電解質(zhì)質(zhì)溶液液。1.電電極材材料的的選擇擇(1)在原原電池池中選選擇還還原性性強(qiáng)的的物質(zhì)質(zhì)作負(fù)負(fù)極，，氧化化性強(qiáng)強(qiáng)的物物質(zhì)作正正極，，電極極材料料的選選擇的的原則則是必必須能能導(dǎo)電電。(2)幾種種常見見的電電極①活潑潑性不不同的的兩種種金屬屬，如如銅鋅鋅原電電池中中的銅銅、鋅鋅兩種種金屬；；②金屬屬與非非金屬屬，如如鋅錳錳干電電池中中的鋅鋅和石石墨；；③金屬屬和化化合物物，如如鉛蓄蓄電池池中金金屬Pb和和氧化化鉛；；④惰性性電極極，如如氫氧氧燃料料電池池中的的鉑電電極。。2.電電解質(zhì)質(zhì)溶液液的選選擇電解質(zhì)質(zhì)是使使負(fù)極極放電電的物物質(zhì)。。因此此電解解質(zhì)溶溶液一一般要要能夠夠與負(fù)負(fù)極極發(fā)發(fā)生生反反應(yīng)應(yīng)。。或或者者電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液中中溶溶解解的的其其他他物物質(zhì)質(zhì)(如如空空氣氣中的的氧氧氣氣)能能與與負(fù)負(fù)極極發(fā)發(fā)生生反反應(yīng)應(yīng)。。但但如如果果兩兩個(gè)個(gè)半半反反應(yīng)應(yīng)分分別別在在兩兩個(gè)個(gè)容器器中中進(jìn)進(jìn)行行(中中間間連連接接鹽鹽橋橋)，，則則左左右右兩兩個(gè)個(gè)容容器器中中的的電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液選擇擇與與電電極極材材料料相相同同的的陽(yáng)陽(yáng)離離子子。。設(shè)計(jì)思路實(shí)例①以自發(fā)的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)②把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)3.設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)思思路路：：原原電電池池的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)一一定定要要滿滿足足形形成成原原電電池池的的條條件。。其其設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的具具體體步步驟驟如如下下表表所所示示：：設(shè)計(jì)思路實(shí)例③以兩極反應(yīng)為原理，確定電極材料及電解質(zhì)溶液負(fù)極材料：Cu正極材料：石墨或比Cu不活潑的其他金屬(汞除外)電解質(zhì)溶液：FeCl3

溶液④畫出示意圖續(xù)表表原電電池池的的基基本本理理論論【例例1】(2010年廣廣東東理理綜綜，，雙雙選選)銅鋅鋅原原電電池池(如如圖圖4－1－3)工工作時(shí)，，下列敘敘述正確確的是()。圖4－－1－3名師點(diǎn)撥撥：原電池工工作時(shí)，，負(fù)極失失去電子子，發(fā)生生氧化反反應(yīng)，電子經(jīng)外外電路由由負(fù)極流流向正極極；正極極得到電電子，發(fā)發(fā)生還原原反應(yīng)。。由內(nèi)電路路離子的的定向移移動(dòng)，鹽鹽橋中陽(yáng)陽(yáng)離子移移向正極極，陰離離子移向負(fù)極。。答案：BC1.(2011年廣東中中山檢測(cè)測(cè))下列各裝裝置能組組成原電電池的是是()。解析：A中兩個(gè)電極都都是Zn，活潑性性相同，無(wú)法法形成原電池；B中滿足原電池池的形成條件件，可形成原原電池；C中酒精是非電解質(zhì)，，在水溶液中中不存在自由由移動(dòng)的離子子，也不能形形成原電池；D中沒(méi)有形成閉閉合回路，也也不能形成原原電池。答案：B電極判斷、電電極反應(yīng)及總總反應(yīng)式的書書寫【例2】已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子儀儀表上的銀鋅鋅電池是在殼殼內(nèi)一端充入Ag2O和活性石石墨組成的材材料，在另一一端填充Zn－Hg合金組組成的活性材材料，電解質(zhì)質(zhì)溶液為濃KOH溶溶液，它的電電(1)原電池池的負(fù)極材料料是______________。(2)寫出兩兩極的電極反反應(yīng)：________________________________________________________________________。2.(1)Cu、Fe作作兩電極，，稀硫酸作電電解質(zhì)溶液的的原電池中：：Cu作______極，，F(xiàn)e作______極極，電極反____________________，正極____________________，電池反應(yīng)為：________________________________。(2)如將稀稀硫酸改為濃濃硝酸：Cu作______極，，F(xiàn)e作______極極，電極反__________________，正極__________________，電池反應(yīng)為____________________________________。解析：(2)在濃硝酸中，，F(xiàn)e發(fā)生鈍化，而而Cu可溶于濃硝酸酸，此時(shí)Cu比Fe容易失去電子子，因此Cu為負(fù)極極。 【例3】X、Y、Z、W4塊金屬分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時(shí)，X為負(fù)極；Z、W相連時(shí)，電流方向W→Z；X、Z相連時(shí)，Z極上產(chǎn)生大量氣泡；W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此判斷4種金屬的活動(dòng)性順序是()。B.Z>X>Y>WC.X>Y>Z>WD.Y>W>Z>X名師點(diǎn)撥：在原電池中，，活潑金屬作作原電池的負(fù)負(fù)極，不活潑的金屬作原原電池的正極極。電子由負(fù)負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流流向正極，與與電流的方向相反反。因此，X、Y相連時(shí)X為負(fù)極，則活活潑性：X>Y；Z、W相連時(shí)電流方方向是W→Z，則活潑性：：Z>W；X、Z相連時(shí)Z極上產(chǎn)生大量量氣泡，X為負(fù)極，則活活潑性：X>Z；W、Y相連時(shí)，W極發(fā)生氧化反反應(yīng)，Y為正極，則活活潑性：W>Y。綜上所述，，可以得出金金屬的活動(dòng)性性順序是X>Z>W>Y。答案：A3.把A、、B、C、D四塊金屬屬泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩兩相連可以組成成各種原電池池。若A、、B相連時(shí)時(shí)，A為負(fù)負(fù)極；C、D相連，D上有氣泡泡逸出；A、、C相連時(shí)時(shí)A極減減輕；B、D相連，電流方向向B→D。。則四種金屬屬的活潑性順順序由大到小小排列為()。CA.A＞B＞C＞DC.A＞C＞D＞BB.A＞C＞B＞DD.B＞D＞C＞A有關(guān)原電池池的簡(jiǎn)單計(jì)計(jì)算【例4】把鋅片、銅銅片連接后后浸入硫酸酸溶液中，，構(gòu)成了銅銅鋅原電池，，工作一段段時(shí)間后，，鋅片的質(zhì)質(zhì)量減少了了3.25g，，銅片表面析析出氫氫氣__________L(標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀狀況)，導(dǎo)導(dǎo)線中中通過(guò)過(guò)__________mol電子。。2mol65g3.25g22.4LVx電子守恒法法是較常用的一種解解計(jì)算題的的方法，其其依據(jù)是氧氧化劑與還原原劑得失電電子數(shù)目相相等。計(jì)算算時(shí)可由電電極反應(yīng)式式中的氧化劑(或還原劑)與得到(或失去)電子之間間的關(guān)系進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。。解得：