第四章第一節(jié)原電池課件高二上學期化學人教版選擇性必修12

組織建設第四章電化學基礎第一節(jié)

原電池負極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向知識回顧將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：負極流向正極電流方向：正極流向負極陰離子流向負極陽離子流向正極2.電極：正極：電子流入的一極(電勢高)負極：電子流出的一極3.電極反應式：正極：2H++2e-＝H2↑負極：Zn－2e-＝Zn2+4.總反應式：Zn+2H+

＝Zn2++H2↑離子導體電極材料電極反應電子導體還原劑-氧化反應、氧化劑-還原反應內(nèi)電路，實現(xiàn)離子定向遷移進行電子轉(zhuǎn)移的場所外電路，實現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移原電池的構(gòu)成要素原電池的工作原理預期現(xiàn)象：鋅片溶解；銅片上有紅色物質(zhì)析出；電流表指針偏轉(zhuǎn)負極：Zn-2e-

=Zn2+正極：2Cu2++2e-

=Cu觀察并記錄實驗現(xiàn)象，其中哪些與預測一致，哪些與預測不同？再探原電池鋅銅原電池：Zn+Cu2+=Zn2++Cu1.為什么鋅片上有紅色物質(zhì)生成？因為鋅與CuSO4溶液直接接觸，發(fā)生氧化還原反應，所以鋅片表面有銅析出。2.為什么電流表讀數(shù)不斷減??？因為銅在鋅表面析出后，與CuSO4溶液一起形成了原電池，產(chǎn)生的電流并沒有經(jīng)過電流表，所以電流表的讀數(shù)不斷減小。鋅與CuSO4溶液的接觸面積逐漸減少，當鋅片表面完全被銅覆蓋后，相當于兩個電極都是銅，已不能發(fā)生原電池反應，最后沒有電流產(chǎn)生。（極化作用）【分析原因】（1）該原電池在工作中有何缺點？（2）如何改進？【深入探討】鋅與硫酸銅溶液直接接觸發(fā)生反應，化學能轉(zhuǎn)化為電能效率低(部分化學能直接轉(zhuǎn)化為熱能),不能持續(xù)產(chǎn)生電流。還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸兩個溶液間缺少離子導體，無法形成閉合回路。原電池裝置的改造雙液

-鹽橋原電池鹽橋：裝有飽和的KCl等溶液和瓊脂制成的瓊膠（1）瓊膠的作用是防止管中溶液流出；（2）K+和Cl-能在瓊膠內(nèi)自由移動；（3）離子只出不進。ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液AZn2+e-e-Cu2+Cl-K+鹽橋①溝通內(nèi)電路，形成閉合回路②平衡電荷，使溶液保持電中性③避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應，放電更持久。鹽橋的作用：一個原電池由兩個半電池組成，一個發(fā)生氧化反應，一個發(fā)生還原反應，兩個半電池用鹽橋連接。半電池又叫電極鋅半電池銅半電池mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu—氧化反應鹽橋還原反應+負極正極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。e-e-CuZn負極：氧化反應正極：還原反應Zn-2e-

=

Zn2+

Cu2++2e-=

Cu總反應：Cu2++Zn=

Cu+Zn2+

Cl-K+Zn2+Cu2++-CuSO4溶液ZnSO4溶液雙液原電池的工作原理優(yōu)點2、提高了能量轉(zhuǎn)化率（化學能→電能）；3、有效避免了電極材料與電解質(zhì)溶液的直接反應，能夠防止裝置中化學能的自動釋放(自放電)，增加了原電池的使用壽命。1、離子在鹽橋中作定向移動，減少了離子的混亂，使離子移動更加有序，能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流；缺點：1.內(nèi)阻大，電流弱2.鹽橋需要定期更換設計雙液原電池依據(jù)：已知一個氧化還原反應，負極：如發(fā)生氧化反應的為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負極;如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、石墨棒)作負極。正極：發(fā)生還原反應的(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。正極電極材料一般不如負極材料活潑。本例中可用惰性電極(如Pt、石墨棒)作正極。電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負極材料反應。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如本例中可用ZnCl2和FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液。1.依據(jù)反應：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：（1）電極X的材料是_________；電解質(zhì)溶液Y是_______；（2）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

_____________。（3）外電路中的電子是從_____電極流向______電極。銅AgNO3正2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+AgCu1.陽離子交換膜：只允許陽離子通過3.質(zhì)子交換膜：只允許H+通過2.陰離子交換膜：只允許陰離子通過改進?增大電流呢？縮短鹽橋長度，增大鹽橋橫截面積能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？雙液原電池電流弱的原因？改進措施？①離子運動的距離長②離子運動的通道窄③離子容量小電池內(nèi)阻大，輸出電壓小離子交換膜簡介離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。由于固定離子基團吸引膜外的異種電荷離子，在電位差推動下透過膜體，同時排斥同種電荷的離子，攔阻它進入膜內(nèi)。2.下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是________(填序號)，能構(gòu)成原電池的指出電極的名稱并寫出電極反應。①②⑤①Cu-正極：2H＋＋2e－===H2↑；Fe-負極：Fe－2e－===Fe2＋②Zn-負極：Zn－2e－===Zn2＋；Fe-正極：Cu2＋＋2e－===Cu⑤Ag-正極：2Ag＋＋2e－===2Ag；Cu-負極：Cu－2e－===Cu2＋2Cu－4e－=2Cu2＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O3H2－6e－＋6OH－=6H2O2FeO42－＋5H2O＋6e－=Fe2O3＋10OH－正極：3Ag2S＋6e－=6Ag＋3S2－負極：2Al－6e－=2Al3＋S2－和Al3＋發(fā)生相互促進的雙水解：2Al3＋＋3S2－＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3H2S↑總反應：3Ag2S＋2Al＋6H2O=6Ag＋2Al(OH)3↓＋3H2S↑Ag2S→Ag，還原反應為正極反應活潑金屬為負極H2S1.加快氧化還原反應的速率例如，在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快原電池反應的應用注意：對于“Mg—NaOH(aq)—Al”原電池負極為Al

對于“Cu—濃硝酸—Al(Fe)”原電池負極為Cu判斷方法一般負極金屬比正極金屬活潑一般負極質(zhì)量減少一般正極有氣體生成，電極質(zhì)量不斷增加或不變2.判斷金屬活動性的強弱1.加快氧化還原反應的速率原電池反應的應用3.設計原電池(2)選擇兩極材料(3)選擇電解質(zhì)溶液(4)鹽橋(1)明確兩極反應Cu與硝酸銀溶液反應2.判斷金屬活動性的強弱1.加快氧化還原反應的速率原電池反應的應用A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應，作原電池的正極B．電極Ⅱ的電極反應式：Cu2＋＋2e－==CuC．該原電池的總反應：2Fe3＋＋Cu==

Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子1.如圖是某同學設計的原電池裝置，下列敘述中正確的是(

)AC學習反饋FeCl3溶液電極Ⅰ(Pt)CuCl2溶液鹽橋G電極Ⅱ(Cu)2.常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃硝酸中組成原電池，測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖所示，反應過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。0～t1時，原電池的負極是Al片，此時正極的電極反應式是：_________________________________

學習反饋圖1測量電流裝置濃HNO3Cu片Al片0t/sI/At1圖23.X、Y、Z、M、N代表五種金屬，有以下反應：①Y與M用導線連接放入稀硫酸中，M上冒氣泡；②M、N為電極，與N的鹽溶液組成原電池，電子從M極流出，經(jīng)過外電路，流入N極；③Z＋2H2O(冷水)==

Z(OH)2＋H2↑；④水溶液中，X＋Y2＋==

X2＋＋Y。則這五種金屬的活動性由強到弱的順序為(

)A．Z＞X＞Y＞M＞NB．Z＞Y＞X＞M＞NC．Z＞X＞Y＞N＞MD．X＞Y＞M＞N＞ZA學習反饋4.將等質(zhì)量的A、B兩份鋅粉