高中化学选修四第4章第一节名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,第四章 电化学基础,第一节 原电池,第1页,电化学,：,研究化学能与电能之间相互转换,装置、过程,和,效率,科学。,过程及装置分按电化学反应,2.,借助电流而发生反应及装置,(,如,:,电解池,),1.,产生电流化学反应及装置,(,如,:,原电池等,),第2页,第,1,节：,原电池,第,1,课 时,第3页,一、原电池基础知识,1.,定义：,把,化学能,转变为,电能,装置,了解：,外形无外加电源,自发,氧化还原反应,才可能被设计成原电池,复习回顾,第4页,Cu,Zn,稀硫酸,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,Zn,2e,-,=Zn,2+,负极,正极,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应式,:,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,负,正,氧化反应,还原反应,现象,：,锌棒溶解，铜棒上有气泡,A,原电池工作原理,第5页,Cu,Zn,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,负极,正极,阳离子,阴离子,正极,负极,SO,4,2-,原电池工作原理,A,e,-,第6页,（,1,）有两种,活泼性不一样,金属（或一个是 非金属单质或金属氧化物）作电极。,（,2,）电极材料均插入,电解质,溶液中。,（,3,）两极相连形成,闭合,电路。,1.,内部条件：能自发进行,氧化还原,反应,2.,外部条件：,组成原电池条件,两极一液成回路，氧化还原是中心,第7页,判断以下装置哪些属于原电池,H,2,SO,4,Zn Zn,（,1,）,石墨,石墨,H,2,SO,4,（,2,）,H,2,SO,4,Zn,石墨,（,3,）,Zn,Cu,H,2,SO,4,（,4,）,Cu,SO,4,Zn,Cu,（,5,）,C,2,H,5,OH,Zn,Cu,（,6,）,Zn,Cu,ZnSO,4,Cu,SO,4,（,7,）,第8页,理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因造成呢？,最终又会造成什么后果？怎样防止和克服呢？,A,稀,H,2,SO,4,锌片 铜片,想一想,第9页,？,提出问题：,上图是将锌片和铜片置于稀硫酸原电池，假如用它做电源，,不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，所以不适合实,际应用,。,这是什么原因造成呢？有没有什么改进办法？,学生讨论：,造成主要原因：,锌片不纯，,以及铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐步隔开，这么就增加了电池内阻，使电流不能通畅。,一、对锌铜原电 池工作原理深入探究,为了防止发生这种现象,第10页,【,交流,研讨一,】,让锌片与稀硫酸,不直接接触,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,？,改进,怎样改进原电池装置？,稀硫酸,Cu,Zn,A,第11页,【,观察与思索,】,【,结论,1】,改进后原电池装置,提升了能量转换率,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,第12页,稀硫,酸,Cu,Zn,A,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,【,交流,研讨二,】,改进后原电池装置,还有什么优点？,【,结论,2】,改进后原电池装置,化学能不会自动释放,【,启示,】,氧化剂和还原剂,不直接接触,也能发生反应,改进,第13页,试验探究二,请依据反应,：,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液,写出电极反应方程式,.,第14页,CuSO,4,溶液,且两个电极上都有红色物质析出,电流表指针发生偏转，,但伴随时间延续，电流表指针偏转角度越来越小，最终可能没有电流经过。,负,正,负极,Zn,2e,-,=Zn,2+,正极,Cu,2+,+2e,-,=Cu,即无法产生连续稳定电流,第15页,按下列图所表示,将置有锌片,ZnSO,4,溶液和置有铜片,CuSO,4,溶液分别经过导线与电流计连接，有什么现象,?,电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无显著现象（即,:,无电子定向移动）,探究试验二：改进方案,ZnSO,4,Zn Cu,CuSO,4,A,上述装置组成了原电池吗？为何,？（,溶液不保持电中性）,思考,第16页,试验探究二：方案改进,盐桥,A,Zn Cu,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,设计以下列图（书,P71,图,4-1,）所表示原电池装置，结果怎样呢？你能解释它工作原理吗？,盐桥：,在,U,型管中装满用饱和,KCl,溶液和琼脂作成冻胶。,第17页,盐桥：,在,U,型管中装满用饱和,KCl,溶液和琼脂作成冻胶。,第18页,试验三（书,71,页试验,4-1,）,试验探索,试验现象：,分析,：改进后装置为何能够连续、稳定产生电流？盐桥在此作用是什么？,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流经过电路。,取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流经过。,盐桥制法：,1),将热琼胶溶液倒入,U,形管中,(,注意不要产生裂隙,),，将冷却后,U,形管浸泡在,KCl,或,NH,4,NO,3,饱和溶液中即可。,2),将,KCl,或,NH,4,NO,3,饱和溶液装入,U,形管，用棉花堵住管口即可。,第19页,盐桥作用：,（,1,）使整个装置,组成通路,，代替两溶液直接接触,。,得出结论,因为盐桥（如,KCl,）存在，其中阴离子,Cl,-,向,ZnSO,4,溶液扩散和迁移，阳离子,K,+,则向,CuSO,4,溶液扩散和迁移，分别中和过剩电荷，保持溶液电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或,CuSO,4,溶液中,Cu,2+,几乎完全沉淀下来。,若,电解质溶液与,KCl,溶液反应产生沉淀，可用,NH,4,NO,3,代替,KCl,作盐桥。,（,2,）,平衡电荷,。,在整个装置电流回路中，溶液中电流通路是,靠离子迁移完成,。,取出盐桥，,Zn,失去电子形成,Zn,2+,进入,ZnSO,4,溶液，,ZnSO,4,溶液因,Zn,2+,增多而带正电荷。同时，,CuSO,4,则因为,Cu,2+,变为,Cu,，使得,SO,4,2-,相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这,两种原因均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中止。,第20页,二、由两个半电池组成原电池工作原理,（,1,）把氧化反应和还原反应分开在不一样区域进行，再以适当方式连接，能够取得电流。,在这类电池中，用还原性较强物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强物质作为正极，正极从外电路得到电子。,在原电池内部，两极浸在电解质溶液中，并经过阴阳离子定向运动而形成内电路。,（,2,）探究,组成原电池条件,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,第21页,设计盐桥原电池思绪：,还原剂和氧化产物为,负极,半电池,氧化剂和还原产物为,正极,半电池,Zn+2Ag,+,=Zn,2+,+2Ag,依据电极反应确定适当电极材料和电解质溶液,外电路,用导线连通，能够接用电器,内电路,是将电极浸入电解质溶液中，并经过,盐桥,沟通内电路,第22页,能产生稳定、连续电流原电池应具备什么条件？,1.,要有导电性不一样两个电极,2.,两个半反应在不一样区域进行,3.,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,小结,第23页,第,1,节：,原电池,第,2,课 时,第24页,复习：,3.,两个电极相连插入电解质溶液中并,形成闭合电路,;,把化学能直接转化为电能装置。,1,.,有两块金属,(,或非金属,),导体作,电极,;,2.,电解质溶液,二,.,组成原电池基本条件,：,一,.,原电池,：,4,.,有可,自发进行氧化还原反应,。,三,.,加入盐桥后由两个半电池组成原电池工作原理,：,1.,用还原性较强物质,(,如：活泼金属,),作负极，向外电路提供电子；,用不,活泼物质,作正极,，从外电路得到电子。,2.,原电池在放电时，负极上电子经过导线流向正极，而氧化剂从正极上得到电子，两极之间再经过,盐桥,及原电池内部,溶液中阴、阳离子定向运动形成内电路,组成有稳定电流闭合回路。,第25页,1.,利用反应,Zn+2FeCl,3,=2FeCl,2,+ZnCl,2,，设计出两种原电池，画出原电池示意图，并写出电极反应方程式。,参考答案,(+),(-),G,Zn,Pt,FeCl,3,溶液,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,(+),(-),ZnCl,2,溶液,FeCl,3,溶液,盐桥,G,Zn,C,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,（,1,）、依据氧化还原反应电子转移判断,电极反应,。,（,2,）、依据电极反应确定适当,电极材料,和,电解质溶液,巩固练习：,第26页,2.,依据氧化还原反应：,2Ag,+,(aq)+Cu(s)=Cu,2+,(aq)+2Ag(s),设计原电池如图所表示。,请回答以下问题：,(1),电极,X,材料是,；,电解质溶液,Y,是,；,(2),银电极为电池,极，,发生电极反应为,；,X,电极上发生电极反应为,；,(3),外电路中电子是从,电极流向,电极。,C,U,铜,银,正,AgNO,3,溶液,2Ag +2e=2Ag,Cu-2e=Cu,+,-,-,2+,第27页,3.,用铜片、银片、,Cu(NO,3,),2,溶液、,AgNO,3,溶液、导线和盐桥（装有琼脂,-KNO,3,U,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：,Ag,+,+e,-,=Ag,试验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作,将铜片浸入,AgNO,3,溶液中发生化学反应与该原电池反应相同,A B,C,D,C,第28页,二、原电池正负极判断,原电池原理应用,1.,由组成原电池电极材料判断,普通 负极,金属,正极,金属或,导体，以及一些金属氧化物,能够了解成：,与电解质溶液反应,练习：,Mg-Al-H,2,SO,4,中,是正极，,是负极,Mg-Al-NaOH,中,是正极,是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,第29页,1.,由组成原电池电极材料判断,2.,依据电子（电流）流动方向判断,电子由,流出，流入,；,电流由,流出，流入,。,负极,正极,正极,负极,第30页,1.,由组成原电池电极材料判断,2.,依据电子（电流）流动方向判断,3.,依据电极反应类型判断,负极,电子，发生,反应,正极,电子，发生,反应,失,得,氧化,还原,第31页,1.,由组成原电池电极材料判断,2.,依据电子（电流）流动方向判断,3.,依据电极反应类型判断,4.,依据电解质溶液离子移动方向判断,阴离子向,极移动（负极带正电荷）,阳离子向,极移动（正极带负电荷）,负,正,第32页,1.,由组成原电池电极材料判断,2.,依据电子（电流）流动方向判断,3.,依据电极反应类型判断,4.,依据电解质溶液离子移动方向判断,5.,依据电极现象来判断,负极,；,正极,；,牺牲、溶解,增重、气泡,第33页,1.,由组成原电池电极材料判断,2.,依据电子（电流）流动方向判断,3.,依据电极反应类型判断,4.,依据电解质溶液离子移动方向判断,5.,依据电极现象来判断,6.,燃料电池中,燃料在,反应,氧化剂在,反应,负极,正极,第34页,巩固：,已知反应,AsO,4,3,+2I,+2H,+,AsO,3,+I,2,+H,2,O,是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：,(),向,(B),烧杯中逐滴加入浓盐酸，发觉微安培表,指针偏转；,(),若改往,(B),烧杯中滴加,40,NaOH,溶液，发觉微安培表指针向前述相反方向偏转,试回答：,(1),两次操作过程中指针为何会发生偏转,?,答：,。,(2),两次操作过程中指针偏转方向为何会相反,?,试用平衡移动原了解释此现象,答：,_,。,(3)(),操作过程中,C,1,棒上发生反应为,。,(,4,)(),操作过程中,C,2,棒上发生反应为,。,这是原电池，指针偏转是因为电子流过电流表,B,中加盐酸，,AsO,4,3,发生得电子反应为正极；而当加入,NaOH,后，,AsO,3,3,发生失电子反应，为负极；,2I,2e,=I,2,AsO,3,3,2e,+2OH,=AsO,4,3,+H,2,O,第35页,第,1,节：,原电池,第,3,课 时,第36页,1.,利用原电池原理设计新型化学电池；,2.,改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.,进行金属活动性强弱比较；,4.,电化学保护法，即将金属作为原电池正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池主要应用：,5.,解释一些化学现象,第37页,(1),比较金属活动性强弱。,例,1,：,以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是,C.,将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.,甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲,上有,H,2,气放出,；,B.,在氧化,还原反应中，甲比乙失去电子多,；,D.,同价态阳离子，甲比乙氧化性强；,（,C,）,原电池原理应用：,当两种金属组成原电池时，总是活泼金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀金属活泼性较强。,第38页,练习：,把,a,、,b,、,c,、,d,四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若,a,、,b,相连时，,a,为负极；,c,、,d,相连时，电流由,d,到,c,；,a,、,c,相连时，,c,极产生大量气泡，,b,、,d,相连时，溶液中阳离子向,b,极移动。,则四种金属活泼性次序为：,。,a,c,d,b,a,b,c,d,a,c,d,b,第39页,(2),比较反应速率,例,2,：,以下制氢气反应速率最快是,粗锌和,1mol/L,盐酸；,B.,A.,纯锌和,1mol/L,硫酸；,纯锌和,18 mol/L,硫酸；,C.,粗锌和,1mol/L,硫酸反应中加入几滴,CuSO,4,溶液。,D.,（,D,）,原电池原理应用：,当形成原电池之后，反应速率加紧，如试验室制,H2,时,纯,Zn,反应不如粗,Zn,跟酸作用速率快。,第40页,(3),比较金属腐蚀快慢,原电池原理应用：,在一些特殊场所,金属电化腐蚀是不可防止,如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，能够在轮船上焊上一些活泼性比铁更强金属如,Zn,。这么组成原电池,Zn,为负极而,Fe,为正极，从而预防铁腐蚀。,第41页,例,3,：,以下装置中四块相同,Zn,片，放置一段时间后腐蚀速,率由,慢,到,快,次序是,(4),(2),(1),(3),第42页,(4),判断溶液,pH,值改变,例,4,：,在,Cu-Zn,原电池中，,200mLH,2,SO,4,溶液浓度为,0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共搜集到,0.168L,升气体，则流过导线电子为,mol,溶液,pH,值变,_,？（溶液体积改变忽略不计）,0.2,解得：,y,0.015(mol),x,0.015(mol),3.75 10,4,(mol/L),pH,-lg3.75 10,4,4-lg3.75,答：,0.015,依据电极反应：,正极：,负极：,Zn,2e,-,Zn,2+,2H,+,+2e,-,H,2,得：,2 2 22.4,x,y,0.168,解：,0.20.1252,c,(H,+,),余,2H,+,2eH,2,大,0.015,原电池原理应用：,第43页,(5),原电池原理综合应用,例,6,：市场上出售“热敷袋”主要成份为铁屑、炭粉、木屑、少许氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大量铁锈存在。,“热敷袋”是利用,放出热量。,2),炭粉主要作用是,。,3),加入氯化钠主要作用是,。,4),木屑作用是,。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，,加速铁屑氧化,氯化钠溶于水、形成,电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,原电池原理应用：,第44页,以以下反应为基础设计原电池,（,H,+,）,MnO,4,-,+8H,+,+5e,-,=,Mn,2+,+4H,2,O,Pt,或石墨,Pt,或石墨,负极：,正极：,5Fe,2+,5e,-,=,5Fe,3+,5Fe,2+,+MnO,4,-,+8H,+,=5Fe,3+,+Mn,2+,+4H,2,O,6.,利用原电池原理设计新型化学电池,第45页,第三课时完,电极反应式书写方法,(1),普通电极反应式书写,(2),复杂反应式书写,第46页,