人教版高中化學(xué)選修4第四章電化學(xué)基礎(chǔ)：原電池課件

1第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池人教版高中化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理第一頁(yè)，共三十二頁(yè)。復(fù)習(xí)回顧1、原電池是______________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_______________。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)第二頁(yè)，共三十二頁(yè)。2、如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)：Zn電極是____（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________，該反應(yīng)是______反應(yīng)；Cu電極是______極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________,該反應(yīng)是_________反應(yīng)。（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)：Zn電極是____極，其電極反應(yīng)為_(kāi)____________，該反應(yīng)是________反應(yīng)；Cu電極是____極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________,該反應(yīng)_______反應(yīng)。負(fù)Zn－2e-=

Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑還原負(fù)Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu還原第三頁(yè)，共三十二頁(yè)。一、對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究提出問(wèn)題：我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過(guò)的將鋅片和銅片置于稀硫酸或硫酸銅的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒(méi)有什么改進(jìn)措施？第四頁(yè)，共三十二頁(yè)。主要原因：(一)由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開(kāi)，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。(二)銅離子會(huì)在鋅棒表面發(fā)生反應(yīng)析出銅單質(zhì)，阻止反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生。改進(jìn)措施：將鋅片和硫酸溶液隔開(kāi)來(lái)，不放在同一個(gè)燒杯中，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？第五頁(yè)，共三十二頁(yè)。Zn－2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：該原電池的工作原理：負(fù)極：（鋅片）正極：（銅片）Zn+CuSO4=ZnSO4

+CuZn+Cu2+=Zn2++Cu電子流向：從負(fù)極鋅流向正極銅電流流向：從正極銅流向負(fù)極鋅ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA第六頁(yè)，共三十二頁(yè)。分析：鹽橋在此的作用是什么？7鹽橋的作用：（2）平衡電荷（書上P72頁(yè)）（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，連接兩個(gè)燒杯中的溶液注意：若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。第七頁(yè)，共三十二頁(yè)。二、由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理(1)把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。①在這類電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。（2）電解質(zhì)溶液的選擇

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)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽(yáng)離子。②在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過(guò)陰陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)。⒈兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬）構(gòu)成電極，活潑性強(qiáng)的為負(fù)極，活潑性較弱的為正極；⒉兩個(gè)電極必須浸入電解質(zhì)溶液中⒊正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液形成閉合回路（用導(dǎo)線連接或有鹽橋）⒋有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)（一般溶液中電解質(zhì)與活動(dòng)性強(qiáng)的電極自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng)），這個(gè)原電池構(gòu)成的前提條件三、原電池的構(gòu)成條件第九頁(yè)，共三十二頁(yè)。ABC1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？VXVDEFVXX第十頁(yè)，共三十二頁(yè)。四、原電池正、負(fù)極的確定方法（名師點(diǎn)撥）（1）根據(jù)電極材料判斷一般來(lái)講，活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或非金屬為正極（鎂-鋁-氫氧化鈉溶液電池，鐵-銅-濃硫酸電池等例外）第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)。

對(duì)點(diǎn)練1、把A、B、C、D4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若A、B相連時(shí)，A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時(shí)，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時(shí)，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ貯＞B＞C＞D②A＞C＞D＞B③C＞A＞B＞D④B＞A＞C＞D②A＞BC＞DA＞CD＞B第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)。（2）根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向（外電路）：電子由負(fù)極流向正極（3）根據(jù)離子的定向移動(dòng)（內(nèi)電路）：陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)電流由正極流向負(fù)極第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)。（4）根據(jù)兩極發(fā)生的變化判斷負(fù)極：失電子的反應(yīng)（氧化反應(yīng)）；正極：得電子的反應(yīng)（還原反應(yīng)）對(duì)點(diǎn)練2：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應(yīng)可表示為：Ag2O+Zn+H2O＝

2Ag+2Zn(OH)2請(qǐng)判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)。（5）根據(jù)現(xiàn)象判斷：溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極（6）根據(jù)某電極（X）附近pH的變化判斷生成H2或吸收O2的電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大。因而原電池工作后，X極附近溶液的pH增大，說(shuō)明X極為正極，金屬活動(dòng)性較弱第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)。五、原電池原理的應(yīng)用①加快反應(yīng)速率。例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。對(duì)點(diǎn)練1：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是A、純鋅和1mol/L硫酸；B、純鋅和18mol/L硫酸；C、粗鋅和1mol/L鹽酸；D、粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。（D

）第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)。②比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱

對(duì)點(diǎn)練2：把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若

a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；

c、d相連時(shí)，電流由d到c；

a、c相連時(shí)，c極產(chǎn)生大量氣泡，

b、d相連時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向b極移動(dòng)則四種金屬的活潑性順序?yàn)椋?/p>

。a＞c＞d＞ba＞bc＞d

a＞cd＞b第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)。④解釋化學(xué)現(xiàn)象

鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕③電化學(xué)保護(hù)法，即將要保護(hù)的金屬作為原電池的正極。如在鐵器表面鍍鋅。⑤設(shè)計(jì)原電池第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)。請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng):Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案?CuCu–2e-=Cu2+比Cu不活潑的金屬或石墨2Fe3++2e-=2Fe2+

Fe2(SO4

)3溶液、FeCl3溶液等負(fù)極：正極：電解質(zhì)溶液：若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)。六、設(shè)計(jì)鹽橋原電池的思路：還原劑和氧化產(chǎn)物為負(fù)極的半電池氧化劑和還原產(chǎn)物為正極的半電池根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液外電路用導(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(guò)鹽橋溝通內(nèi)電路Zn+2Ag+=Zn2++2Ag第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)。電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

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)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽(yáng)離子。第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)。習(xí)題：第6題練習(xí)：根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。Zn+Fe2+=Zn2++Fe（1）裝置采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池裝置簡(jiǎn)圖。（2）注明原電池的正負(fù)極（3）注明外電路中電子的流向

(4)寫出兩電極的電極反應(yīng)式第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)。1、在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4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0.168L升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子為_(kāi)________mol,溶液的pH值變_______（溶液體積變化忽略不計(jì)）大0.015課堂練習(xí)第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)。2、市場(chǎng)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?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕，啟用時(shí)，打開(kāi)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。“熱敷袋”是利用

放出熱量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化鈉的主要作用是

。4)木屑的作用是

。鐵被氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)。3．根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是(

)A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)=Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)=2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)A第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)。4．某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O。鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液，下列敘述中正確的是

(

)A．乙燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)B．甲燒杯中溶液的pH逐漸減小C．電池工作時(shí)，鹽橋中的SO42-移向甲燒杯D．外電路的電流方向是從a到bD第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)。5、控制適合的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(

)A.反應(yīng)開(kāi)始時(shí),乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.反應(yīng)開(kāi)始時(shí),甲中石墨電極上Fe3+被還原C.電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí),反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D.電流計(jì)讀數(shù)為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中的石墨電極為負(fù)極D電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí),Fe3+得電子速率等于Fe2+失電子速率,反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),C正確;第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)。6.如圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl22AgCl。下列說(shuō)法正確的是(

)A.正極反應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl-B.放電時(shí),交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mole-時(shí),交換膜左側(cè)溶液中約減少0.2mol離子 D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí),負(fù)極消耗0.1molCl-,左側(cè)溶液中應(yīng)有0.1molH+移向右側(cè),約減少0.2mol離子。第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)。7.下圖是一種燃料型電池檢測(cè)儀的工作原理示意圖。下列說(shuō)法不正確的是(

)A．該儀器工作時(shí)酒精濃度越大，則電流強(qiáng)度越大B．工作時(shí)外電路電子流向?yàn)閄→YC．檢測(cè)結(jié)束后，X極區(qū)的pH增大D．電池總反應(yīng)為2CH3CH2OH＋O2=2CH3CHO＋2H2O負(fù)極：CH3CH2OH-2e-=CH3CHO＋2H＋所以X極區(qū)的氫離子濃度增大，pH減小c第二十九頁(yè)，共三十二頁(yè)。8、一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是