高中化学必修二原电池教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第一课时第一课时化学组化学组第1页一、原电池原理一、原电池原理1原电池概念：利用自发氧化还原反应，使氧化反应和还原反应在不一样两极上发生，从而在连接两极上产生电流装置。是把化学能转化成电能装置。原电池电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生移动。2原电池电极和电极反应正极：符号“”，得到电子，发生还原反应。负极：符号“”，失去电子，发生氧化反应。第2页3两种铜锌原电池比较普通铜锌原电池用盐桥铜锌原电池铜锌原电池装置示意图(1)铜锌原电池装置示意图(2)电极表面改变锌片质量降低，同时铜片上有红色物质析出，铜片质量增加锌片质量降低，铜片上有红色物质析出，铜片质量增加温度改变溶液温度升高溶液温度不变能量改变化学能转化为电能和热能化学能转化为电能电极名称锌负极负极铜正极正极第3页普通铜锌原电池用盐桥铜锌原电池电极反应及反应类型正极还原反应：Cu22e=Cu还原反应：Cu22e=Cu负极氧化反应：Zn2e=Zn2氧化反应：Zn2e=Zn2总反应式ZnCu2=Zn2CuZnCu2=Zn2Cu离子移动方向Cu2、Zn2向正极移动，SO42-不移动盐桥中K向正极移动，Cl向负极移动第4页说明：(1)关于原电池中离子移动关于原电池中离子移动 原电池中因为并未形成电场，离子移动主要因为三个原因：一是因为反应消耗。如装置(1)中铜离子在正极反应而在正极附近浓度减小，铜离子会由浓度较高地方向正极移动。二是因为反应生成。按照熵增原理，粒子在分散系中总是尽可能均匀分散。新生成离子总是自发向低浓度地方扩散。三是因为溶液保持电中性原因，盐桥中离子会定向移动。溶液中移动离子所带电荷总数等于导线上移动电子电荷数。第5页(2)盐桥：盐桥：盐桥中通常装有含琼脂氯化钾饱和溶液。使用盐桥优点：一是能够提升电池工作效率。二是用于不需要电极参加反应原电池。在实际电池中，大多采取离子交换膜。(3)铜锌原电池装置示意图铜锌原电池装置示意图(1)中溶液温度升高原因：中溶液温度升高原因：形成原电池同时，还存在锌片与硫酸铜直接反应，锌失去电子直接给了铜离子，锌离子进入溶液，而铜离子直接得到了电子(相当于短路)，所以反应时放出热量而温度升高。第6页【基础题一】关于铅蓄电池说法正确是()A在放电时，正极发生反应是Pb(s)SO42-(aq)=PbSO4(s)2eB在放电时，该电池负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸浓度不停变小D在充电时，阳极发生反应是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42-(aq)B第7页【解析】铅蓄电池充放电反应为：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O，放电时，Pb单质化合价升高，失去电子，作负极，反应为：Pb2eSO42-=PbSO4，所以B选项正确，A选项错误，因为正极上反应为：PbO22e4HSO42-=PbSO42H2O；C、D考查电解池知识：充电时，H2SO4浓度不停增大，阳极上发生是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。第8页二、原电池形成普通条件二、原电池形成普通条件1电极：能够导电材料普通情况：活泼性不一样两个金属电极，活泼性强电极参加氧化还原反应。充电电池：两个电极都参加氧化还原反应。燃料电池：两个电极都不参加氧化还原反应。2电解质溶液：连通两个电极，普通参加氧化还原反应。3形成闭合回路电子流动方向(外电路)：负极正极。阴阳离子流动方向(电解质溶液中)：阴离子向负极移动；阳离子向正极移动。4氧化还原反应：原电池中必须有能够自发进行氧化还原反应。第9页【基础题二】在下列图所表示装置中，能够发生原电池反应是()A BC D C第10页【解析】两个电极相同，所以不能发生原电池反应；中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。第11页【思索题】碱性电池含有容量大、放电电流大特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)2MnO2(s)H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)，以下说法错误是()A电池工作时，锌失去电子B电池正极电极反应式为：2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)C电池工作时，电子由正极经过外电路流向负极D外电路中每经过0.2 mol电子，锌质量理论上减小6.5 gC第12页【解析】该电池电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)2OH(aq)2e=Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极经过外电路流向正极。1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每经过0.2 mol电子，Zn质量理论上减小6.5 g。故答案为C项。第13页三、原电池三、原电池pH改变和相关计算改变和相关计算1在原电池工作时，因为负极金属失去电子进入电解质溶液，正极附近阳离子得到电子从溶液中析出，可能会引发溶液pH改变。(1)当负极产生金属离子结合溶液中OH时，电极附近溶液pH降低。当正极O2得电子结合溶液中水时，生成OH使溶液中pH增大。(2)电池工作时整个溶液pH改变必须从总反应式来分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液pH增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。第14页2原电池相关计算 电子守恒法是依据氧化剂与还原剂得失电子数目相等这一标准进行计算。电子守恒法是氧化还原计算最基本方法。计算时可由电极反应式中氧化剂(或还原剂)与得到电子(或失去电子)之间关系进行计算。第15页【基础题三】(湖南长沙周南中学高三第四次月考)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生电极反应：；银片上发生电极反应：。(2)若该电池中两电极总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气体积(标准情况)；经过导线电量。(已知NA6.021023/mol，电子电荷为1.601019 C)Zn2e=Zn22H2e=H2第16页【解析】(1)依据金属活泼性分析得出锌片为负极，银片为正极，对应电极反应为Zn2e=Zn2；2H2e=H2。(2)锌片与银片减轻，是因与酸反应：Zn2H=Zn2H2转移2e 得V(H2)4.48 L；Q3.85104 C。第17页主要考点主要考点1 原电池正负电极判断原电池正负电极判断原电池电极名称判断方法(1)看谁能与电解质溶液反应(包含溶解在电解质溶液中氧气)。谁反应谁作负极。如Zn、Cu、稀硫酸组成电池中锌为负极，此时遵照标准是较活泼金属作负极。Mg、Al、氢氧化钠溶液组成电池中铝为负极；Cu、Al、浓硝酸组成电池中铜为负极。第18页(2)依据化合价改变判断或依据反应判断。元素化合价升高为负极，元素化合价降低为正极；失电子反应氧化反应负极；得电子反应还原反应正极。(3)依据电子或电流方向。电子流出为负极，电流流出为正极。第19页【考点释例1】原电池电极名称不但与电极材料性质相关，也与电解质溶液相关。以下说法中不正确是()A由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为Al3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al3e4OH=AlO2-2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2D由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2C第20页【解析】A中活泼性AlCu，故负极反应为Al3e=Al3；B中Mg、Al在NaOH溶液中Al活泼，故其负极反应式为Al3e4OH=AlO2-2H2O；C中活泼性FeCu，其负极反应式为Fe2e=Fe2；D中因为Al在浓硝酸中钝化，故Cu相对活泼，故其负极反应式为Cu2e=Cu2。第21页【温馨提醒】1.原电池正、负极判断基础是氧化还原反应，假如给出一个方程式判断正、负极，能够直接依据化合价升降来判断。发生氧化反应一极为负极，发生还原反应一极为正极。2活泼金属在原电池中不一定是负极。第22页1.某同学用光亮镁片和铝片插入3 mol/LNaOH溶液中组成原电池，以下说法正确是()AMg作正极，Al作负极 BAl作正极，Mg作负极CMg被氧化，Al被还原 DAl被氧化，Mg被还原A第23页2.(湖南同升湖试验学校高三第三次月考)有些人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中组成原电池。电池总反应类似于CH4在O2中燃烧，则以下说法正确是()每消耗1 mol CH4能够向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式CH410OH8e=CO32-7H2O负极上是O2取得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液pH不停升高 A B C DA第24页3.某原电池总反应离子方程式为：2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应原电池是(双选)()A正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液CD第25页主要考点主要考点2 原电池电极反应式书写原电池电极反应式书写1依据原电池发生氧化还原反应书写正负极反应式及总反应式：负极：氧化反应(失电子)正极：还原反应(得电子)总反应式负极反应式正极反应式(对总反应式、负极反应式和正极反应式，只要知其中任两个，就能够经过加或减求第三个)第26页2注意正负极反应生成离子与电解质溶液能否共存，若不能共存，则参加反应物质也要写入电极反应式中。如O2不能在溶液中稳定存在，先遇H必定生成H2O，遇H2O必定生成OH。3注意质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒，尤其是电子得失守恒，这么能够防止在由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所带来失误，同时，也可防止在相关计算中产生误差。第27页【考点释例2】一个燃料电池中发生化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生反应是()ACH3OH(l)O2(g)=H2O(l)CO2(g)2H(aq)2eBO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(l)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6eDO2(g)2H2O(l)4e=4OHC第28页【解析】甲醇与氧气反应氧化还原反应方程式为：2CH3OH3O22CO24H2O，化合价升高元素为甲醇中C元素，所以在负极上甲醇失去电子而放电，在该极上电极反应式为：CH3OH(l)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6e。第29页【温馨提醒】依据电子得失守恒，正负电极反应式相加得到电池反应总方程式，若能写出已知电池反应总方程式，能够减去较易写出电极反应式，从而得到较难写出电极反应式。第30页1.(湖南省双峰一中高三12月月考)高铁电池是一个新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定放电电压。高铁电池总反应为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，以下叙述不正确是()A放电时负极反应为：Zn2e2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液碱性增强C第31页2.下列图为铜锌原电池装置请回答：第32页(1)铜是正极，铜片上有气泡产生，电极反应式为 。(2)锌为 极，电极反应式为 。(3)电池反应式为 。Cu22e=Cu负Zn2e=Zn2ZnCu2=Zn2Cu第33页主要考点主要考点3 原电池原理应用原电池原理应用1原电池反应可加紧化学反应速率如试验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，常加入少许CuSO4，CuSO4与Zn发生置换反应生成Cu，从而组成Cu、Zn原电池加紧H2产生速率。2判断金属活动性次序普通情况下负极金属活动性强于正极。例外：镁、铝与烧碱溶液组成原电池，因为是铝失去电子，此时铝为负极；铁、铜与浓硝酸组成原电池，因为铁被钝化，此时铜失去电子，铜为负极。第34页3设计原电池 设计原电池时，首先要依据所提供氧化还原反应特点进行设计。原电池设计还要紧紧围绕原电池三个条件。详细方法是：(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)依据原电池电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子物质，正极用比负极活泼性差金属或石墨)及电解质溶液；(3)按要求画出原电池装置图。第35页【考点释例2】100 mL浓度为2 molL1盐酸跟过量锌片反应，为加紧反应速率，又不影响生成氢气总量，可采取方法是()A加入适量6 molL1盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水D加入适量氯化钠溶液B第36页【解析】向溶液中再加入盐酸，H物质量增加，生成H2总量也增加，A错。加入氯化铜后，锌置换出少许铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加紧，又锌是过量，生成H2总量决定于盐酸量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引发溶液中H浓度下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。所以本题正确答案为B选项。第37页【温馨提醒】万变不离其宗，只要我们抓住了原电池原理，从原理出发，各方面应用都能够迎刃而解。第38页1.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯电源必须长期有效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料海水电池。在这种电池中()铝合金是阳极 铝合金是负极海水是电解液 铝合金电极发生还原反应 A B C DA第39页2.(湖南周南中学高三月考)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3U型管)组成一个原电池。以下相关该原电池叙述正确是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为：Age=Ag试验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生化学反应与该原电池反应相同 A B C DC第40页【解析】Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu2e=Cu2；正极：Age=Ag。在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错。没有盐桥，原电池不能继续工作，错。不论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，对。第41页3.以下事实能说明Al金属活动性比Cu强是()A常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化B第42页再见再见第43页