原電池課件(上課用)

章電化學(xué)基礎(chǔ)2021/5/911、原電池：（1）定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。（2）反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)（3）原電池正負(fù)電極的判斷方法負(fù)極：正極：電子流出，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)電子流入，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)知識回顧2021/5/92①根據(jù)電極材料判斷練習(xí)：判斷下列原電池的正負(fù)極.ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A負(fù)極:較活潑的金屬正極:較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體-+-+-+-+2021/5/93③根據(jù)電子或電流流動方向判斷（外電路）：電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極電流從正極流出沿導(dǎo)線流入負(fù)極ee④根據(jù)離子的定向移動方向（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動②根據(jù)電極反應(yīng)判斷失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極2021/5/94⑥根據(jù)現(xiàn)象判斷電極不斷溶解：負(fù)極有氣泡冒出、有固體析出：正極⑤根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2++H2↑（負(fù)極）（在正極）2021/5/95實驗探究請根據(jù)反應(yīng)：

Zn+CuSO4

=ZnSO4

+Cu分析該反應(yīng)氧化劑、還原劑及電子轉(zhuǎn)移情況和現(xiàn)象及反應(yīng)快慢。CuSO42021/5/96CuSO4

溶液電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？兩個電極上及溶液都有什么現(xiàn)象？換成H2SO4現(xiàn)象又如何？該裝置是否構(gòu)成原電池？電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？銅電極上有什么現(xiàn)象？實驗探究1實驗探究2指針偏轉(zhuǎn)，鋅片逐漸溶解，銅片質(zhì)量增加，溶液顏色變淺速度較快。是原電池，指針不偏轉(zhuǎn)，銅極增重。2021/5/97（可以）（可以）（可以）（不可以）2.原電池的形成條件：（1）活潑性不同的兩個電極負(fù)極：較活潑的金屬。（一定嗎？）正極：較不活潑的金屬、石墨等判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？2021/5/98(2)電極需插進電解質(zhì)溶液中；(3)必須形成閉合回路；（可以）（不可以）（可以）（不可以）(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；2021/5/99CuSO4

溶液電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？指針穩(wěn)定嗎？兩個電極上都有什么現(xiàn)象？效率高嗎？電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。放電時間短效率低，兩個電極上都有紅色物質(zhì)生成2021/5/910CuSO4

溶液思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？將鋅片與銅片隔離。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(dāng)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。2021/5/911硫酸鋅溶液硫酸銅溶液上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構(gòu)成原電池呢？思考2021/5/912為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（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2021/5/913工作原理外電路：Zn失去電子沿導(dǎo)線通過電流表進入銅片內(nèi)電路：

Zn原子失去電子成為Zn2+進入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而帶正電，鹽橋中的Cl—會移向ZnSO4溶液；同時Cu2+獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使CuSO4溶液因SO42—相對增加而帶負(fù)電，鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，從而形成閉合回路。2021/5/914組成——兩個半電池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。鹽橋的作用①讓溶液始終保持電中性②代替兩溶液直接接觸使兩個燒杯中的溶液連成一個通路鹽橋：飽和KCl溶液(以瓊膠制作成凍膠)2021/5/915氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子原電池原理外電路內(nèi)電路2021/5/9162、原電池的工作原理氧化還原反應(yīng)（本質(zhì)：反應(yīng)物之間有電子轉(zhuǎn)移）負(fù)極（還原性）還原反應(yīng)氧化反應(yīng)正極（氧化性）

失e－

得e－電子e－電流Ｉ［結(jié)論］把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同的區(qū)域進行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流．2021/5/917二、電極反應(yīng)式的判斷和書寫（1）.原電池兩極的判斷：若給出裝置則與電解液反應(yīng)的一極為負(fù)極，若給出總反應(yīng)方程式則分析反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)元素化合價的變化，確定原電池的正極和負(fù)極。（2）書寫電極反應(yīng)時，要將總化學(xué)反應(yīng)與正、負(fù)極反應(yīng)聯(lián)系在一起考慮，它們具有加和性：化學(xué)反應(yīng)方程式=正極反應(yīng)方程式+負(fù)極反應(yīng)方程式。（3）.在原電池反應(yīng)中，必須遵循得失電子守恒。（4）.介質(zhì)參與電極反應(yīng)的原則：原電池的兩極反應(yīng)若均在一定介質(zhì)中進行，介質(zhì)常常參與電極反應(yīng)。在酸性介質(zhì)中，H+可能反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中，OH—可能反應(yīng)。2021/5/918①判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

Cu

CFeCl3溶液負(fù)極：Cu

失電子Cu

-

2e-=

Cu2+正極：Fe3+得電子2Fe3++

2e-=

2Fe2+A

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先寫出總反應(yīng)：即負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：Cu

+

2Fe3＋=

Cu2＋+

2Fe2＋根據(jù)化合價升降判斷正負(fù)極1.簡單原電池電極方程式的寫法2021/5/919②請寫出右邊原電池的電極方程式?？偡磻?yīng)方程式：電極與電解液反應(yīng)的方程式負(fù)極：Al，失e-

2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O

負(fù)極總反應(yīng)：2Al+8OH-

－6e－＝2AlO2-+4H2O正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑MgAlNaOH溶液A拆成離子方程式：2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑根據(jù)化合價升降判斷正負(fù)極2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑2021/5/9202.燃料電池電極方程式的寫法

總反應(yīng)：實際上就是燃料的完全燃燒。負(fù)極（通入燃料）：為燃料失去電子的氧化反應(yīng)，正極（通入氧化劑）：為氧化劑得到電子的還原反應(yīng)。以Pt為電極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液的氫氧燃料電池為例負(fù)極總反應(yīng):2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)

總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O負(fù)極:H2失e－4H++4OH-＝4H2O2H2-4e-

＝4H＋O2+2H2O+4e-＝4OH-2021/5/921三、原電池的設(shè)計（一）負(fù)極參與的電池：①活潑性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極②金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極③金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，PbO2作正極（二）兩極均不參與電池：④惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（電池的電極必須導(dǎo)電）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)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。2021/5/922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(fù)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？試畫出原電池的裝置簡圖。2021/5/9231.利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；3.進行金屬活動性強弱比較；4.電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。四、原電池的主要應(yīng)用：5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象2021/5/924(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C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)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；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）原電池原理應(yīng)用：2021/5/925(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和1mol/L鹽酸；B.A.純鋅和1mol/L硫酸；純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D.（D

）原電池原理應(yīng)用：2021/5/926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)2021/5/927(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(dǎo)線的電子為————mol,溶液的pH值變_________？（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答：……－0.015根據(jù)電極反應(yīng)：正極：負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-

＝H2↑得：2222.4x

y0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑大

0.015原電池原理應(yīng)用：2021/5/928(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?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c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。“熱敷袋”是利用