原电池(上课用)(课堂PPT).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,*,第二单元化学能与电能的转化,第一节,原 电 池的工作原理,1,1.,本节要点,构成原电池的条件？,3.,原电池的工作原理？,什么是原电池？,4.,原电池的正负极和电子流向如何判断？,2.,2,实验探究,请根据反应,：,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,分析该反应氧化剂、还原剂及电子转移情况和现象及反应快慢。,CuSO4,3,一、原电池的工作原理,氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）,负极,（还原性）,还原反应,氧化反应,正极,（氧化性）,失,e,得,e,电子,e,电流,结论,把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流,4,CuSO,4,溶液,电流表指针发生偏转吗？两个电极上及溶液都有什么现象？换成,H,2,SO,4,现象又如何？,该装置是否构成原电池？电流表指针发生偏转吗？铜电极上有什么现象？,实验探究,1,实验探究,2,指针偏转，锌片逐渐溶解，铜片质量增加，,溶液颜色变浅速度较快。,是原电池，指针不偏转，铜极增重。,5,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：,活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属。（一定吗？）,正极：较不活泼的金属、石墨等,判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？,6,形成条件二：电解质溶液,或熔融状态的电解质,形成条件三：必须形成闭合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,7,氧化反应,Zn-2e=Zn,2+,铜锌原电池,电解质溶液,失,e,，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu,2+,+2e,-,=Cu,Zn-2e,-,=Zn,2+,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,(,离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,8,回顾旧知,1,、原电池,的装置。原电池反应的本质是发生,_ _反应。,2,、原电池的构成条件：,3,、原电池正、负极规律,负极,电子,的极。通常是活泼性,的金属，发生,反应,正极,电子,的极。通常是活泼性,的金属或非金属导体，发生,反应,流出,较强,氧化,流入,较弱,还原,有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体）,电解质溶液或熔融状态的电解质,构成闭合回路,能自发地发生氧化还原反应,将化学能转变为电能,氧化还原,9,CuSO,4,溶液,电流表指针发生偏转吗？指针稳定吗？两个电极上都有什么现象？效率高吗？,电流表指针发生偏转，但不稳定。放电时间短效率低，两个电极上都有红色物质生成,10,CuSO,4,溶液,思考：如何才能得到持续稳定的电流？将锌片与铜片隔离。,分析：,由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。,11,硫酸锌溶液,硫酸铜溶液,上述装置构成原电池了吗？为什么？怎样才能构成原电池呢？,思考,12,为了避免发生这种现象，设计如下图（书,P71,图,4-1,）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,盐桥中通常装有含琼胶的,KCl,饱和溶液,此装置优点：能稳定长时间放电,13,工作原理,外电路,：,Zn,失去电子沿导线通过电流表进入 铜片,内电路,：,Zn,原子失去电子成为,Zn,2+,进入溶液，使,ZnSO,4,溶液因,Zn,2+,增加而带正电，盐桥中的,Cl,会移向,ZnSO,4,溶液；同时,Cu,2+,获得电子成为金属沉淀在铜片上，使,CuSO,4,溶液因,SO,4,2,相对增加而带负电，盐桥中的,K,+,移向,CuSO,4,溶液，从而形成闭合回路。,14,将化学能转变为电能的装置,1.,组成,两个半电池左,右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,盐桥的作用,让溶液始终保持电中性,代替两溶液直接接触使两个烧杯中的,溶液连成一个通路,盐桥：,饱和,KCl,溶液,(,以琼,胶制作成冻胶,),原电池,15,二、电极反应式的判断和书写,（1）.,原电池两极的判断,：若给出装置则与电解液反应的一极为负极，若给出总反应方程式则分析,反应中有关物质元素化合价的变化，确定原电池的正极和负极,。,（2）书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：,化学反应方程式=正极反应方程式+负极反应方程式。,（3）.在原电池反应中，必须遵循,得失电子守恒,。,（4）.介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在一定介质中进行，介质常常参与电极反应。,在酸性介质中，H,+,可能反应，在碱性介质中，OH,可能反应。,16,判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。,Cu C,FeCl,3,溶液,负极：,Cu,失电子,Cu-2e,-,=Cu2+,正极：,Fe,3+,得电子,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,A,Cu+2FeCl,3,=CuCl,2,+2FeCl,2,先写出总反应：,即 负极与电解质溶液反应,拆成离子方程式：,Cu +2Fe,3,=Cu,2,+2Fe,2,根据化合价升降判断正负极,1.,简单原电池电极方程式的写法,17,请写出,右边原电池的,电极,方程式。,总反应方程式：电极与电解液反应的方程式,负极：,Al,，失,e,-,2Al -6e,2,Al,3+,2Al,3+,+8OH,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,负极总反应：,2Al+8OH,-,6e,2AlO,2,-,+4H,2,O,正极：总反应负极反应,6H,2,O,6e,6OH,3H,2,Mg Al,NaOH,溶液,A,拆成离子方程式：,2Al+2OH,+2H,2,O =2AlO,2,+3H,2,根据化合价升降判断正负极,2Al+2NaOH+2H,2,O=2NaAlO,2,+3H,2,18,2.,燃料电池电极方程式的写法,总反应：实际上就是燃料的完全燃烧。,负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，,正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。,以,Pt,为电极，电解质溶液为,KOH,溶液的氢氧燃料电池为例,负极总反应,:2H,2,-4e,-,+4OH,-,4H,2,O,正极,:,总反应负极反应,总反应：,2H,2,+O,2,2H,2,O,负极,:H,2,失,e,4H,+,+4OH,-,4H,2,O,2H,2,-4e,-,4 H,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,19,三、原电池的设计,（一）负极参与的电池：,活泼性不同 的两种金属。,如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极,金属和非金属。,如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极,金属和化合物。,如铅蓄电池，铅版作负极，,PbO,2,作正极,（二）两极均不参与电池：,惰性电极。,如氢氧燃料电池中，两根电极均可用,Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与,电极材料具有相同的阳离子,。,20,请根据氧化还原反应,:,Cu+2 Fe,3+,=Cu,2+,+2Fe,2+,设计成原电池。,你有哪些可行方案,?,Cu,Cu 2e,-,=Cu,2+,比,Cu,不活泼的金属或石墨,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,Fe,2,(SO,4,),3,、,FeCl,3,等,负极：,正极：,电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,21,当堂检测,（,A,级）,1.,锌铜原电池产生电流时，阳离子（）,A,、移向,Zn,极，阴离子移向,Cu,极,B,、移向,Cu,极，阴离子移向,Zn,极,C,、和阴离子都移向,Zn,极,D,、和阴离子都移向,Cu,极,B,22,（,C,级）,2.,、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入,CuSO,4,溶液，片刻后可观察到的现象是,(),铁圈和银圈左右摇摆不定,保持平衡状态,铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜,D.,银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,3,、利用原电池的反应原理：,Cu+2AgNO,3,=2Ag+Cu(NO,3,),2,设计一个能持续产生电流的原电池装置。,D,23,五、【课后作业】：,把,a,、,b,、,c,、,d,四块金属片浸入稀硫酸中，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,极上产生大量气泡，,b,、,d,相连时，,b,上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为,()A,a b c d B,a c d b C,c a b.d D,b d c a,六、【课后反思】,1.,查漏知识点：,2.,主要错题：,24,1.,利用原电池原理设计新型化学电池；,2.,改变化学反应速率，如实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的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,四、原电池的主要应用：,5.,解释某些化学现象,25,(1),比较金属活动性强弱。,例1,：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,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，甲比乙失去的电子多,；,D.,同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（,C,）,原电池原理应用：,26,(2),比较反应速率,例,2,：,下列制氢气的反应速率最快的是,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,硫酸的反应中加入几滴,CuSO,4,溶液。,D.,（,D,）,原电池原理应用：,27,例,4,：,下列装置中四块相同的,Zn,片，放置一段时间后腐蚀速,率由,慢,到,快,的顺序是,(4),(2),(1),(3),28,(4),判断溶液,pH,值变化,例,5,：,在,Cu-Zn,原电池中，,200mLH,2,SO,4,溶液的浓度为,0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到,0.168L,升气体，则流过导线的电子为,mol,溶液的,pH,值变,_,？（溶液体积变化忽略不计）,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,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e,-,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：,29,(5),原电池原理的综合应用,例,6,：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“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，会发现有大量铁锈存在。,“热敷袋”是利用,放出热量。,2),炭粉的主要作用是,。,3),加入氯化钠的主要作用是,。,4),木屑的作用是,。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化,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：,30,