高中化學-41《原電池》課件1-新人教版選修4

章電化學基礎(chǔ)

2020/12/181電化學：指研究化學能與電能之間相互轉(zhuǎn)換的裝置、過程和效率的科學。過程及裝置分按電化學反應(yīng)2.借助電流而發(fā)生反應(yīng)及裝置(如:電解池)｛1.產(chǎn)生電流的化學反應(yīng)及裝置(如:原電池等)2020/12/1821、原電池的定義：2、原電池反應(yīng)的本質(zhì)：3、構(gòu)成原電池的條件：將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。氧化還原反應(yīng)①兩個活動性不同的金屬（或其中一種為非金屬，即作導體用）作電極。②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路④在這種電解質(zhì)溶液中能自發(fā)地進行氧化還原反應(yīng)2020/12/183CuZn

稀硫酸---Zn2+H+H+燈泡Zn－2e-=Zn2+負極正極2H++2e-=H2↑總反應(yīng)式:Zn+2H+=Zn2++H2↑負正氧化反應(yīng)還原反應(yīng)現(xiàn)象：鋅棒溶解，銅棒上有氣泡原電池工作原理2020/12/184CuZn---Zn2+H+H+負極正極陽離子陰離子正極負極SO42-原電池工作原理Ae-2020/12/1854、原電池反應(yīng)原理①粒子流向電子：負極→正極電流：正極→負極溶液中陰離子→負極溶液中陽離子→正極②電極反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)活潑金屬失電子變陽離子正極：還原反應(yīng)溶液中離子得電子總反應(yīng)：負極金屬與電解質(zhì)溶液的離子反應(yīng)2020/12/1865、原電池的正負極的判斷方法微觀判斷（根據(jù)電子流動方向）電子流出的極電子流入的極——負極——正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料

質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減少的電極——負極——正極——正極——負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極宏觀判斷：①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)③根據(jù)電極質(zhì)量的變化④根據(jù)電極有氣泡冒出：——負極——正極2020/12/187ABCDEFMN下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXVV思考與練習2020/12/188CuSO4

溶液思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？分析：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，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(gòu)成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。

對鋅銅原電池工作原理的進一步探究2020/12/189導線在原有實驗基礎(chǔ)上進行改進，設(shè)計成一個能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流的原電池。實驗探究2020/12/1810鋅銅原電池裝置示意圖2020/12/1811

由兩個半電池組成，鋅和鋅鹽組成鋅半電池，銅和銅鹽組成銅半電池；每個半電池中的電極與電解質(zhì)溶液互不反應(yīng)，中間通過鹽橋連接形成閉合回路。裝置特點：鹽橋的作用：（1）是離子通道，與外電路的電子通道相銜接；（2）是離子庫，為保持溶液電中性，氧化作用產(chǎn)生的Zn2+需要陰離子來補充，Cu2+發(fā)生還原反應(yīng)，需要陽離子來補充；而作為KCl飽和溶液鹽橋有足夠的離子供給，所以是離子庫。2020/12/1812鹽橋制法：將熱的瓊膠溶液倒入U形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2020/12/1813負極反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+

正極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu

電池總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

鋅半電池銅半電池2020/12/1814氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e-，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子負極正極陽離子銅鋅雙液原電池原理外電路內(nèi)電路Zn+Cu2+=Zn2++Cu2e-電極反應(yīng)總式：化學能電能氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)本質(zhì)：2020/12/1815①活潑性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極②金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極③金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負極，PbO2作正極④惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（2）電池的電極材料必須能導電（1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子。6、原電池的設(shè)計2020/12/18161.根據(jù)上述原理,為獲得較長時間的穩(wěn)定電流,如何將必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖）進行簡單改裝？課堂練習（上述原理的應(yīng)用）ZnSO4H2SO4AZnCuCuZnH2SO4A2020/12/1817

練習：利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。負極：Fe–2e-=Fe2+

正極：Cu2++2e-=Cu

CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO42020/12/1818請根據(jù)氧化還原反應(yīng):Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計成原電池。你有哪些可行方案?CuCu–2e-=Cu2+比Cu不活潑的金屬或石墨2Fe3++2e-=2Fe2+

Fe2(SO4

)3、FeCl3等負極：正極：電解質(zhì)溶液：練一練若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？2020/12/18192.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：

2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)

設(shè)計的原電池如圖所示，請回答下列問題：（1）電極X的材是

；電解質(zhì)溶液Y是

；（2）銀電極為電池的

極，發(fā)生的電極反應(yīng)為

；

X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

；（3）外電路中的電子是從

電極流向

電極。CuAgNO3正XAg2020/12/18203.控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3++2I-?2Fe2++I2

設(shè)計成如右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是

A.反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上Fe3+被還原

C.電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)

D.電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中石墨電極為負極D2020/12/18217、原電池的表示方法：

(-)Zn|Zn2+(C1)‖

Cu2+(C2)|Cu(+)

“|”表示液-固相有一界面；“‖”表示鹽橋。在有氣體參加的電池中還要表明氣體的壓力，溶液要表明濃度。2020/12/1822(1)比較金屬活動性強弱。：例1下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是（）A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；C8、原電池原理應(yīng)用2020/12/1823(2)比較反應(yīng)速率快慢例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（）A.純鋅和1mol/L硫酸；B.純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L鹽酸；D.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D2020/12/1824(3)比較金屬腐蝕的快慢例3：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)(2)(1)(3)2020/12/1825例4：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)2020/12/1826(4)判斷溶液pH值變化例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時間后，從裝置中共收集到0.168L升氣體，則流過導線的電子為————mol,溶液的pH值為_________？（溶液體積變化忽略不計）0.2解得：y

＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75－0.015根據(jù)電極反應(yīng)：正極：負極：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-

＝H2↑得：2222.4x

y0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑3.4 0.015＝4-0.6＝3.42020/12/1827(5)原電池原理的綜合應(yīng)用例6：市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。“熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在?！盁岱蟠笔抢?/p>

放出熱量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化鈉的主要作用是

。4)木屑的作用是