第四节原电池的原理及其应用-新人教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。,原电池原理,第1页,伏打电池创造源于一个有趣生物试验：在死去青蛙腿上,同时插入用导线连接着两种不一样材料电极,，青蛙腿就像触电似痉挛起来。,你知道其中奥秘吗？,开 题,你听说过伏打电池吗？,第2页,【学生试验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？,Cu,Zn,稀硫酸,锌片上,有,气泡,产生,原理:,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,2e,-,第3页,【试验二】锌片和铜片用,导线,连接后插入稀硫酸中,试验现象,：,铜片上有气泡产生Cu,Zn,稀硫酸,第4页,问题探究,Cu,Zn,稀硫酸,1.铜片上产生什么气体?,有些人说H,2,是由铜和稀硫酸在这种特定条件下反应产生出来。这种想法正确吗？,2.铜片上电子从何来?,第5页,Cu,Zn,稀硫酸,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,电流计,A,Zn2e,=Zn,2+,2H,+,+2e,=H,2,3.怎样检验电子流动?,问题探究,第6页,依据能量守恒原理，这种产生出来电能是从什么能量转变来呢？,一、原电池,化学能,转变为,电能,装置,原电池,电子转移,氧化还原反应,电流,第7页,Cu,Zn,稀硫酸,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,灯泡,1、原电池正负极判断,负极：电子流出一极,正极：,电子流入一极,第8页,2、电极反应,2H,+,+2e,=H,2,负极：,Zn2e,=Zn,2+,正极：,原电池,氧化反应,还原反应,氧化还原反应,总反应：Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,(离子方程式),失去电子,得到电子,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,(化学方程式),第9页,铜片作用是什么？,能够用石墨代替吗?,【问题一】,Cu,Zn,稀硫酸,第10页,【问题二】,Cu,Zn,-,-,-,整个装置是怎样形成电流闭合回路?,负极,正极,第11页,【问题三】,Cu,Zn,-,溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,Zn,2+,H,+,SO,4,2-,负极,正极,静电作用,第12页,【问题四】,Cu,Zn,-,有些人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,Zn,2+,H,+,负极,正极,H,+,Zn2e,=Zn,2+,2H,+,+2e,=H,2,第13页,【问题五】,Cu,Zn,-,为何H,+,在铜片上得到电子？,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,Zn,2+,H,+,负极,正极,静电斥力,静电引力,第14页,Cu,Zn,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,Zn2e,=Zn,2+,2H,+,+2e,=H,2,氧化反应,还原反应,负极,正极,电子沿导线传递，产生电流,阳离子,失去电子,溶液中阳离子得到电子,阴离子,正极,负极,SO,4,2-,原电池工作原理小结,较活泼金属,不活泼金属或石墨,较活泼金属发生,氧化反应,电子从较活泼金属,(负极),经过外电路流向较不活泼金属,(正极),。,第15页,【试验探究】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否能够形成原电池？,石墨,Al,稀硫酸,第16页,石墨,Al,稀硫酸,（1）说明反应现象；,（2）判断正负极；,（3）写出电极反应式；,（4）写出总反应离子方程式和化学方程式。,巩固练习1,第17页,Mg,Fe,稀硫酸,（1）说明反应现象；,（2）判断正负极；,（3）写出电极反应式；,（4）写出总反应离子方程式和化学方程式。,巩固练习2,第18页,Cu,Zn,硫酸铜,【试验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，是否能够形成原电池？,第19页,Cu,Zn,硫酸铜,（1）说明两个电极质量改变情况；,（2）判断正负极；,（3）写出电极反应式；,（4）写出总反应离子方程式和化学方程式。,巩固练习3,第20页,第21页,二、形成简单原电池条件,两种,不一样,金属 （或一个金属与,石墨,）作电极,用,导线,相连（或,直接接触,）,插入,电解质溶液,里，形成,闭合,回路,金属能与电解质溶液自动发生,氧化还原,反应,第22页,1.,在以下列图所表示8个装置中，属于原电池有,.,e,课堂练习:,第23页,三、简单原电池设计,（1）,将反应:2FeCl,3,+Fe=3FeCl,2,设计成原电池。,（2）判断正负极并写出电极反应。,石墨,Fe,FeCl,3,溶液,负极（铁）：,Fe2e,=Fe,2+,正极（石墨）：,2Fe,3+,+2e,=3Fe,2+,第24页,干电池,纽扣电池,锂电池,化学电源,第25页,四.,常见化学电源,一次电池,二次电池,高能电池,燃料电池,第26页,锌锰干电池,四.,常见化学电源,第27页,.,干电池,一次电池,),电极:,Zn为负极,碳棒为正极,电解液：,NH,4,Cl、ZnCl,2,和淀粉糊,另有黑色MnO,2,粉末，吸收正极,产生H,2,，预防产生极化现象。,负极(Zn):,Zn-2e,-,Zn,2+,正极(C):,2NH,4,+,+2e,-,2NH,3,+H,2,H,2,+2MnO,2,Mn,2,O,3,+H,2,O,去氢,4NH,3,+Zn,2+,Zn(NH,3,),4,2+,去氨,电极方程式：,四.,常见化学电源,第28页,铅蓄电池,第29页,第30页,电极：Pb为负极；PbO,2,为正极.,电解液:30%H,2,SO,4,溶液,电极反应式:,负极(Pb),：,Pb+SO,42,-,2e,-,PbSO,4,正极(PbO,2,)：,PbO,2,+4H,+,SO,4,2-,+2e,PbSO,4,+2H,2,O,总电池反应:,PbO,2,+Pb+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,拓展创新,.铅蓄电池,(二次电池),(1.251.28g/cm,-3,),第31页,课堂练习:,2.铅蓄电池(原电池)电极分别是PbO,2,和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池总反应是:,PbO,2,+Pb+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,+2H,2,O.,依据上述反应,判断:,1)原电池负极是(填电极材料)_,2)工作时蓄电池负极反应式为_,3)工作时蓄电池里电解质溶液PH改变:_,第32页,电极:Zn为负极，Ag,2,O为正极,电解液:KOH溶液,电极反应式:,负极:,Zn,+,2OH,-,-2e,-,Zn(OH),2,正极:,Ag,2,O,+,H,2,O+2e,-,2Ag,+,2OH,-,总反应式:,Zn,+,Ag,2,O+H,2,O 2Ag,+,Zn(OH),2,拓展创新,银锌电池,.,高能电池,(银锌电池、锂电池),第33页,电极,:,Pt,制作惰性电极,电解质溶液,:KOH,溶液,负极,:,2H,2,-4e,-,+4OH,-,4H,2,O,正极:,O,2,+2H,2,O+,4e,-,4OH,-,总反应,：,2H,2,+O,2,2H,2,O拓展创新,氢氧燃料电池,若为酸性介质，试写出电极反应式？,思索:,负极：2H,2,-4e,-,4H,+,正极:O,2,+4H,+,+4e,-,2H,2,O,.,新型燃料电池,(氢氧燃料,电池,/甲烷,电池,/,煤气,电池,/海水-空气,电池),第34页,铝-空气-海水电池,.新型燃料电池,(氢氧燃料,电池,/甲烷,电池,/,煤气,电池,/铝-海水-空气,电池),1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中氧使铝不停氧化而产电流。,负极：4A1-12e,-,4A1,3+,正极：3O,2,+6H,2,O+12e,-,12OH,-,电池总反应式为：4A1+3O,2,+6H,2,O4A1(OH),3,这种海水电池比“干电池”能量高2050倍。,第35页,甲烷-氧燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极,上分别通甲烷和氧气:,负极：CH,4,+10OH,-,-8e,-,CO,3,2-,+7H,2,O,正极：2O,2,+4H,2,O +8e,-,8OH,-,电池总反应式为：CH,4,+2O,2,+2KOH K,2,CO,3,+3H,2,O,.,新型燃料电池,(氢氧燃料,电池,/甲烷,电池,/,煤气,电池,/海水-空气,电池),第36页,小结:,燃料电池能量转化率很高，氢氧燃料电池 除能量转化率,高外还可连续使用，不污染环境。,普通可燃物均可与O,2,组成燃料电池,，如H,2,、CO、CH,4,、乙醇等。,燃料电池普通以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电,解液，二者电极上应式是有区分,。,如,甲烷-氧燃料电池,在酸性介质中电极反应,为：,负极：CH,4,+2H,2,O-8e,-,CO,2,+8H,+,正极：2O,2,+8H,+,+8e,-,4H,2,O,总反应式为：CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,第37页,五.,原电池应用,(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。,例1.选择适宜材料和试剂设计一个原电池,方便完成以下反应:,FeCl,3,+Cu=2FeCl,2,+CuCl,2,.画出原电池示意图并写出电极反应式.,石墨,Cu,FeCl,3,溶液,负极（铜）：,Cu2e,=Cu,2+,正极（石墨）：,2Fe,3+,+2e,=3Fe,2+,第38页,五.,原电池应用,(2)比较金属活动性强弱。,例2.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,）,第39页,(3)比较反应速率,例3.以下制氢气反应速率最快是,C.粗锌和 1mol/L 硫酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸反应中加入几滴CuSO,4,溶液。,（,D,）,第40页,(4)比较金属腐蚀快慢,例4.以下各情况，在其中Fe片腐蚀由,快,到,慢,次序是,(5),(2),(1),(3),(4),第41页,(5)判断溶液pH值改变,例6.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值为_？（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：,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,2,4-lg3.75,0.015,第42页,六.金属腐蚀和防护,(1)判断以下装置是否为原电池？若是，指出电极名称并写出电极反应式。,(2)若将Fe棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮FeC合金棒，插在HCl里，则是否组成了原电池？若是，电极反应是什么？长久放置，铁棒表面会有什么改变？,第43页,(4)钢铁腐蚀本质是什么？什么是钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀？为何常以后者为主？,(5)生产上常采取哪些金属防腐办法？,(3)钢铁及其制品通常为含碳铁合金，若在潮湿环境里或浓度较大环境里长久放置，常易生锈变红，原因是什么？,第44页,钢铁表面,形成微小,原电池,示意图,第45页,钢铁,析氢腐蚀,示意,图,钢铁,吸氧腐蚀,示意,图,第46页,知识总结,1、,2、,金属阳离子,失e,-,氧化反应,金属腐蚀类型,化学腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,.,金属腐蚀,金属原子,金属腐蚀本质：,3、,金属腐蚀：,是指金属或合金跟接触气体或液体发生化学反应（氧化还原）而腐蚀损耗过程。,第47页,4.钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe,2,O,3,n,H,2,O,（,铁锈,）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈,酸性,。,水膜呈,中性,或,酸性很弱,。,CO,2,+H,2,OH,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e=Fe,2+,2Fe-4e=2Fe,2+,正极C(+),2H,+,+2e=H,2,O,2,+2H,2,O+4e=4OH,-,总反应:,Fe+2H+=Fe,2+,2Fe+2H,2,O+O,2,=2 Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,联络,第48页,钢铁腐蚀防护：,例6：,改变金属内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。,A.,C.,铜金属活动性比氢小，所以不宜被氧化；,B.,D.,它们表面都电镀上了一层耐腐蚀黄金；,年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失国宝：铜铸牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久轻易出现铜绿，其主要成份是Cu,2,(OH),2,CO,3,这三件1760年铜铸国宝在240 年后看上去依然熠熠生辉不生锈，以下对起原因分析，最可能是,环境污染日趋严重，它们表面铜绿被酸雨溶解洗去；,（,D,）,它们是含一定百分比金、银、锡、锌合金；,第49页,2.金属表面覆盖保护层,3.电化学保护法,原理：,原理：,如油漆、油脂等，电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密氧化,物薄膜）作保护层。,隔绝金属与外界空气、电解质溶液接触。,牺牲阳极阴极保护法,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。,第50页,牺牲阳极阴极保护法,示意图,第51页,练 习,1。,如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生,腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：；,若液面下降，则溶液呈 性，发生,腐蚀，电极反应式为：负极：,正极：。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe2e,-,Fe,2+,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,酸性,析氢,Fe2e,-,Fe,2+,2H,+,+2e,-,H,2,第52页,2、,分析右图，按要求写出相关反应方程式：,1）、铁棒上电极反应式为：,（2）、碳棒上电极反应式为：,（3）、溶液中发生反应化学方程式：,3、,镍镉可充电电池可发生以下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H,2,O,由此可知，该电池负极材料是,Cd(OH),2,+2Ni(OH),2,放电,充电,A.Cd,（,D,）,B.NiO(OH),D.Ni(OH),2,C.Cd(OH),2,2Fe+2H,2,O+O,2,=2 Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,2Fe4e,-,2Fe,2+,第53页,4.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜,(CH,3,COO),2,Cu，将产生两种影响生成速率原因，其,一是：，,其二是：,；,5.有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H,2,速率相近，试,设计一个试验比较,M、N两种金属活泼性。,H,+,与CH,3,COO,结合生成CH,3,COOH，使H,+,浓度减小，从而,减慢,了反应速率。,Zn置换出Cu形成了原电池，从而,加紧,了反应速率,第54页,4.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55页,原电池小结,定义,形成条件,正负极,名称,和电子,流向,判断,工作原理（氧还反应，,熟写电极反应式,）,应用,分析各种电池。,比较金属活动性,强弱,比较反应,速率,比较金属,腐蚀快慢,判断溶液,pH,改变,金属腐蚀和防护,原电池,腐蚀（,定义,、,本质,、,类型,）,腐蚀防护（常见,三种,方法）,（从,活泼性比较,、,电子得失,、,氧还反应,等多角度判断）,题型,（,三点,记住）,第56页,第57页,