化学原电池原创人教版选修4省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理第1页复习回顾复习回顾1、原电池是、原电池是_装置。装置。原电池反应本质是原电池反应本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应 2、如右图所表示，组成原电池：、如右图所表示，组成原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时：Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反应；，下同）反应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。（2）当电解质溶液为）当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时：Zn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,该反应是该反应是_反应反应.负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正2H+2e-=H2还原还原负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正Cu2+2e -=Cu还原还原第2页【试验验证化学能转化 为电能客观事实】第3页3 3、原电池工作原理、原电池工作原理氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）负极负极（还原性）（还原性）还原反应还原反应氧化反应氧化反应正极正极（氧化性）（氧化性）失失e 得得e电子电子e电流电流结论结论把氧化反应和还原反应分开在不把氧化反应和还原反应分开在不一样区域进行，再以适当方式连接起来，一样区域进行，再以适当方式连接起来，就能够取得电流就能够取得电流第4页（能够）（能够）（能够）（能够）（能够）（能够）（不能够）（不能够）形成条件一：形成条件一：活泼性不一样两个电极活泼性不一样两个电极负极：较活泼金属负极：较活泼金属正极：较不活泼金属、石墨等正极：较不活泼金属、石墨等判断以下哪些装置能组成原电池。为何？判断以下哪些装置能组成原电池。为何？第5页形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（能够）（能够）（不能够）（不能够）（能够）（能够）（不能够）（不能够）第6页（1）有两种活动性不一样金属（或一）有两种活动性不一样金属（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作电极。种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。）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。原反应。4 4、组成原电池条件、组成原电池条件第7页一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理深入探究池工作原理深入探究提出问题：提出问题：左图是原电池，假如用左图是原电池，假如用它做电源，不但效率低，它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很而且时间稍长电流就很快减弱，所以不适合实快减弱，所以不适合实际应用际应用。这是什么原因这是什么原因造成呢？有没有造成呢？有没有什么改进办法？什么改进办法？第8页造成主要原因：造成主要原因：因为锌片与硫酸铜溶液直因为锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以防止溶液接接触，在反应一段时间后，难以防止溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表量铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也组成了原电池，深入加速铜在负极锌面也组成了原电池，深入加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出电流强度减弱。表面析出，致使向外输出电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再组成原当锌片表面完全被铜覆盖后，不再组成原电池了，也就没有电流在产生。电池了，也就没有电流在产生。改进办法？改进办法？将锌片与硫酸铜溶液隔离将锌片与硫酸铜溶液隔离第9页硫酸锌溶液硫酸锌溶液 硫酸铜溶液硫酸铜溶液上述装置组成原电池了吗？为何？怎上述装置组成原电池了吗？为何？怎样才能组成原电池呢？样才能组成原电池呢？第10页为了防止发生这种现象，设计以下列图（书为了防止发生这种现象，设计以下列图（书P71图图4-1）所表示原电池装置，你能解释它）所表示原电池装置，你能解释它工作原理吗？工作原理吗？盐桥中通常装有含琼胶盐桥中通常装有含琼胶KClKCl饱和溶液饱和溶液此装置优点：能稳定长此装置优点：能稳定长时间放电时间放电第11页盐桥在此作用是什么？盐桥在此作用是什么？改进后装置为何能够改进后装置为何能够连续、稳定产生电流？连续、稳定产生电流？阅读教材阅读教材72页页得出结论得出结论盐桥作用：盐桥作用：（1 1）使整个装置组成通路，代替两溶液直接）使整个装置组成通路，代替两溶液直接接触接触。（2）平衡电荷。）平衡电荷。第12页在整个装置电流回路中，溶液中电流通在整个装置电流回路中，溶液中电流通路是路是靠离子迁移完成靠离子迁移完成。ZnZn失去电子形成失去电子形成ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增增多而带正电荷。同时，多而带正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则因为则因为CuCu2+2+变为变为Cu Cu，使得，使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负电相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种原因均荷。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，造成电流会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中止。中止。第13页 因为盐桥（如因为盐桥（如KClKCl）存在，其中阴）存在，其中阴离子离子ClCl-向向ZnSOZnSO4 4溶液扩散和迁移，阳离溶液扩散和迁移，阳离子子K K+则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移，分别溶液扩散和迁移，分别中和过剩电荷，保持溶液电中性，因而中和过剩电荷，保持溶液电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中溶液中 CuCu2+2+几乎完全沉几乎完全沉淀下来。淀下来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应溶液反应产生沉淀，可用产生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。第14页上述原电池装置是将什么反应化学能转换上述原电池装置是将什么反应化学能转换成电能？指出电池正负极，并分别写出其成电能？指出电池正负极，并分别写出其中负极和正极电极反应式以及该电池总反中负极和正极电极反应式以及该电池总反应方程式。应方程式。负极（锌片）：负极（锌片）：Zn 2e -=Zn 2+（氧化反应）（氧化反应）正极（铜片）：正极（铜片）：Cu2+2e -=Cu （还原反应）（还原反应）电池反应（电池反应（总化学方程式总化学方程式）：）：Zn+Cu2+=Zn 2+Cu 电池符号电池符号：Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极第15页二、由两个半电池组成原电池工作原理二、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）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，能够取得电区域进行，再以适当方式连接，能够取得电流。流。在这类电池中，用还原性较强物质作为负在这类电池中，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。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，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。并经过阴阳离子定向运动而形成内电路。第16页（2）原电池正负极判断方法）原电池正负极判断方法 微观判断微观判断（依据电子（依据电子流动方向）流动方向）电子流出极电子流出极电子流入极电子流入极负极负极正极正极 较活泼电极材料较活泼电极材料较不活泼电极材料较不活泼电极材料负极负极正极正极宏观判断宏观判断：依据电极材料依据电极材料依据原电池电极依据原电池电极 发生反应发生反应负极负极正极正极发生氧化反应极发生氧化反应极发生还原反应极发生还原反应极第17页依据电极增重还是减重依据电极增重还是减重依据电极有气泡冒出：依据电极有气泡冒出：质量增加电极质量增加电极工作后工作后 质量降低电极质量降低电极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出电极为正极工作后，有气泡冒出电极为正极第18页（3）电解质溶液和电极材料选择）电解质溶液和电极材料选择（电池电极必须导电）（电池电极必须导电）电解质溶液普通要能够与负极发生电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中电解烧杯中进行，则左右两个烧杯中电解质溶液应质溶液应 与电极材料含有相同阳离子。与电极材料含有相同阳离子。第19页1、依据氧化还原反应电、依据氧化还原反应电子转移判断子转移判断电极反应电极反应。2、依据电极反应确定适、依据电极反应确定适当当电极材料电极材料和和电解质溶电解质溶液液 原电池设计原电池设计 利用利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu，设计设计一个原电池一个原电池.CuFeCuSO4FeSO4化合价升高化合价升高 失失2e-化合价降低化合价降低 得得2e-第20页思索讨论：思索讨论：利用此利用此氧化还原氧化还原反应来设计原电池，反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图写出电极反应式。并画出装置图（Cu+2 FeCl3=CuCl2+2FeCl2）化合价降低得化合价降低得2e-Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+化合价升高失化合价升高失2e-第21页CuCCuCl2FeCl3装置图装置图离子方程式离子方程式Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+第22页总结总结v1、复习回想了原电池形成。、复习回想了原电池形成。v2、深入了解原电池反应原理，正确、深入了解原电池反应原理，正确书写电极反应式。书写电极反应式。v3、利用氧化还原反应原理设计了原、利用氧化还原反应原理设计了原电池。电池。第23页1、以下装置中电流表指针会发生偏转、以下装置中电流表指针会发生偏转是（是（）3第24页2、锌铜原电池产生电流时，阳离子、锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A 移向移向Zn 极，阴离子移向极，阴离子移向Cu 极极B 移向移向Cu 极，阴离子移向极，阴离子移向Zn 极极C 和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极D 和阴离子都移向和阴离子都移向Cu 极极B第25页3、把、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种金上有大量气泡产生，则四种金属活动性次序由强到弱为属活动性次序由强到弱为()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a B第26页4、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，用一根棉线将其悬在盛水烧杯中，使之平用一根棉线将其悬在盛水烧杯中，使之平衡；小心向烧杯中央滴入衡；小心向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片溶液，片刻后可观察到现象是刻后可观察到现象是A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D第27页Cu+2 AgNO3=Cu(NO3)2 +2Ag化合价升高失化合价升高失2e-化合价降低得化合价降低得2e-电极：负极是电极：负极是Cu，正极能够是，正极能够是Ag或或C等。等。电极反应式：电极反应式：负极：负极：Cu 2e-=Cu2+正极：正极：2Ag+2e-=2 Ag电解液：电解液：Cu(NO3)2、AgNO3 5、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。图。CuCCu(NO3)AgNO3第28页1.某原电池总反应式为：某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能实现该，能实现该反应原电池是反应原电池是()2.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和和NaOH溶溶液中，写出两池中电极反应式和电池反应式。液中，写出两池中电极反应式和电池反应式。ABCD电电极材料极材料Cu、ZnCu、AgCu、CFe、Zn电电解解质质溶液溶液 FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)2CuSO4B MgAl稀稀H2SO4原电池：原电池：负极（负极（Mg）：）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Al）：）：2H+2e-=H2（还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应：Mg+2H+=Mg2+H2 AlMgNaOH原电池：原电池：负极（负极（Al）：）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Mg）：）：6H2O+6e-=3H2+6OH-（还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2第29页