高中化學課件：第四章第一節(jié)《原電池》原創(chuàng)課件完整版人教版選修4

1、第四章 電化學基礎第一節(jié) 原 電 池人教版選修4 化學反應原理恩施高中化學教科室：老祁一、復習回顧原電池的工作原理1、原電池是_的裝置。原電池反應的本質是_反應。將化學能轉化為電能氧化還原反應 如右圖所示，組成的原電池：（1）當電解質溶液為稀H2SO4時：Zn電極是_（填“正”或“負”）極，其電極反應為_，該反應是_（填“氧化”或“還原”，下同）反應；Cu電極是_極，其電極反應為_,該反應是_反應。（2）當電解質溶液為CuSO4溶液時： Zn電極是_極，其電極反應為_，該反應是_反應；Cu電極是_極，其電極反應為_,該反應是_反應.負Zn 2e - = Zn 2+氧化正2H+ +2e- =H2

2、還原負Zn 2e - = Zn 2+氧化正Cu2+ + 2e - = Cu還原【實驗驗證化學能轉化為電能的客觀事實】2、原電池的工作原理氧化還原反應（本質：反應物之間有電子轉移）負極（還原性）還原反應氧化反應正極（氧化性） 失e 得e電子e電流結論把氧化反應和還原反應分開在不同的區(qū)域進行，再以適當?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流（可以）（可以）（可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等判斷下列哪些裝置能構成原電池。為什么？形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路（可以）（不可以）（可以）（不可以）（1）有兩種活動性不同

3、的金屬（或一 種是非金屬單質或金屬氧化物）作電極。 （2）電極材料均插入電解質溶液中。（3）兩極相連形成閉合電路。 （4）內部條件：能發(fā)生自發(fā)的氧化還 原反應。（最本質的條件）3、組成原電池的條件4.電極反應式和總反應式的書寫1.找出原電池的正負極正極：Cu極 負極：Zn極2.結合電解質溶液，找出氧化產物和還原產物氧化產物：Zn2- 還原產物：Cu3.寫出電極反應式與總反應式負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn2+ （氧化反應） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 練習：1.下列哪幾個裝置能形成

4、原電池？ABDFMCNOVXVVVXXXVECuSO4練習：正極：負極：H2SO4Mg AlNaOHMg Al濃HNO3 Al Cu2.判斷下列原電池的正負極？AlMgMgAlAlCu(金屬活潑性)(Mg不 與NaOH反應)(Al發(fā)生鈍化)練習：3.寫出電極反應式和總反應式H2SO4Mg Al正極 ：負極 ：(Al)(Mg)Mg 2e - = Mg2+ （氧化反應）2H+ + 2e - = H2 （還原反應）總反應： Mg+2H+=Mg2+H2 CuSO4 Fe Ag正極 ：負極 ：(Cu)(Fe)Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）總反應： Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe 2e

5、 - = Fe2+ （氧化反應）5、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究提出問題： 左圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，在反應一段時間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構成了原電池，進一步加速銅在負極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構成原電池了，也就沒有電流在產生。改進措施？將鋅片與硫酸銅溶液隔離硫酸鋅溶液硫酸銅溶液上述裝置構成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構

6、成原電池呢？思考為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設計如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長時間放電鹽橋在此的作用是什么？改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產生電流？閱讀教材72頁得出結論鹽橋的作用：（1）使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸。（2）陰陽離子的移動平衡電荷。在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。Zn失去電子形成的Zn2+進入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性

7、，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。 由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質溶液與KCl溶液反應產生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e -

8、 = Cu （還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極 鹽橋 正極二、由兩個半電池組成的原電池的工作原理（雙池電池）1、把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。在這類電池中，用還原性較強的物質作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質作為正極，正極從外電路得到電子。在原電池的內部，兩極浸在與電極材料含有相同陽離子的電解質溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內電路。2、電極反應式、電池的總反應方程式和電池符號的書寫：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+

9、 （氧化反應） 正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極 鹽橋 正極、鹽橋的作用：a.使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸。b.陰陽離子的移動平衡電荷。3、原電池正負極的判斷電極增重或產生氣泡電極溶解反應現(xiàn)象還原反應 氧化反應 發(fā)生反應 陽離子移向電極陰離子移向電極離子流動的方向電子流入電子流出電子流動的方向較弱或者能導電的非金屬活潑性較強的金屬電極材料正極負極判斷依據(jù)判斷金屬的活潑性外電路內電路本質特征4、電解質溶液和電極材料的選擇（電池

10、的電極必須導電） 電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液一般應 與電極材料具有相同的陽離子。、根據(jù)氧化還原反應電子轉移判斷電極反應。、根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質溶液 5、原電池的設計 例1、利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設計一個原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價升高 失2e- 化合價降低 得2e-例2、 利用此氧化還原反應來設計原電池，寫出電極反應式。并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價升高失

11、2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+總結1、復習回憶了原電池的形成。2、進一步了解原電池的反應原理，正確書寫電極反應式。3、利用氧化還原反應原理設計了原電池。1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉的是（ ）32、鋅銅原電池產生電流時，陽離子（ ）A 移向Zn 極，陰離子移向Cu 極B 移向Cu 極，陰離子移向Zn 極C 和陰離子都移向Zn極D 和陰離子都移向Cu 極B3、把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產生大量氣泡，b、d相連時，

12、b上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜DCu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價升高失2e-化合價降低得2e-電極：負極是Cu，正極可以是Ag或C等。 電極反應式：負極：Cu 2e- = Cu2+ 正極：2Ag+ + 2e- = 2 Ag電解液： Cu(NO3)2 、AgNO3 5、利用下面反應設計原電池選擇電極材料和電解質溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖。CuCCu(NO3)AgNO31.某原電池總反應式為：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能實現(xiàn)該反應的原電池是( )2.將鎂片和鋁片用導線相連，分別同時插入稀H2SO4和NaOH溶液中，寫出兩池中的電極反應式和電池反應式。ABCD電極材料Cu、ZnCu、AgCu、CFe、Zn電解質溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(N