人教版化學(xué)選修四原電池

新課標(biāo)人教版選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)§1原電池§2化學(xué)電源§4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)電化學(xué)基礎(chǔ)§3電解池氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，自發(fā)進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，外界能量推動(dòng)知識(shí)結(jié)構(gòu)第一節(jié)原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池要解決的問題：1什么是原電池？2原電池的工作原理？（電子的流向、電流的流向、離子的流向、形成條件、電極的判斷、電極反應(yīng)的寫法）原電池及其工作原理：1定義：

２電極名稱：原電池相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極3電極反應(yīng)：原電池負(fù)極：正極：失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反應(yīng)從理論上說，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池?；顒?dòng)探究1實(shí)驗(yàn)組別①組②組③組④組蜂鳴器區(qū)別結(jié)論響響兩極材料不同活潑性不同的兩個(gè)電極響不響負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等4原電池形成的條件：MgCu⑥⑦橙汁⑤H2溶液導(dǎo)電性不同電極材料均需插入電解質(zhì)溶液中活動(dòng)探究2蜂鳴器⑤組⑥組⑦組響區(qū)別結(jié)論響不響蜂鳴器⑧組⑨組響區(qū)別結(jié)論不響電解質(zhì)溶液是否連通兩極相連與電解質(zhì)溶液必須形成閉合回路活動(dòng)探究3⑧⑨：原電池的構(gòu)成條件①能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)②兩種活潑性不同的電極③電解質(zhì)溶液（做原電池的內(nèi)電路，可能參與反應(yīng)）④形成閉合回路負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（正極一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用）。小結(jié)5定向移動(dòng)方向：電子、離子原電池“負(fù)極給出電子，并流向正極”必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)必發(fā)生得電子的還原反應(yīng)與原電池相關(guān)的概念1電路：外電路內(nèi)電路電子流向：負(fù)極流向正極電流方向：正極流向負(fù)極陰離子流向負(fù)極陽離子流向正極2電極：正極：電子流入的一極負(fù)極：電子流出的一極3電極反應(yīng)式：正極：2H2e-＝H2↑負(fù)極：n－2e-＝n24總反應(yīng)式：n2H＝n2H2↑例1下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？ABCDEFMNCuSO4√√√√例2在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是A正極附近的SO42－離子濃度逐漸增大B電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片C正極有O2逸出D銅片上有H2逸出D1某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是

B2由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pHA不變B先變大后變小C逐漸變大D逐漸變小C練習(xí)：1下列裝置中能組成原電池形成電流的是牛刀小試CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原電池的判斷負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑n失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑H在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極經(jīng)外電路n2HSO42-電流方向小結(jié)？提出問題：上圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？討論：造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。對(duì)鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)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？在探究實(shí)驗(yàn)的裝置中架上鹽橋連通,看有什么現(xiàn)象？電流計(jì)指針回到零點(diǎn)，說明無電流，未構(gòu)成原電池。電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，有電流通過電路，是原電池裝置;2然后取出鹽橋，又將看到什么現(xiàn)象探究實(shí)驗(yàn)鹽橋：在U形管中裝滿用飽和Cl溶液和瓊膠作成的凍膠。ZnSO4ZnCuCuSO4A（２）鹽橋的作用是什么？可提供定向移動(dòng)的陰陽離子，使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。６雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念）（１）鹽橋中裝有飽和的Cl溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出★鹽橋的作用：（1）形成閉合回路。（2）平衡電荷。3雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。_________原電池___________________雙液鋅半電池銅半電池mACun2Cu2SO42-SO42-nCl-n2mAn-2e-=n2Cu22e-=Cu—氧化反應(yīng)鹽橋還原反應(yīng)+負(fù)極正極把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。1、依探究實(shí)驗(yàn)的原理，按以下反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)能持續(xù)產(chǎn)生電流的原電池裝置，畫出裝置圖。Cu2AgNO3=CuNO322Ag課堂練習(xí)AgNO3AgCuCu(NO3)2A說明：鹽橋?yàn)楹协偰z的NO3飽和溶液3判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，說明理由；若是，指出正負(fù)極名稱并寫出電極反應(yīng)式。ABCD×√×√CuCl2FeCl3ACuC4依據(jù)反應(yīng)：2AgaqCus=Cu2aq2Ags設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：（1）電極的材料是_________；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_____________；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。銅AgNO3正2Ag2e-=2AgCu-2e-=Cu2AgCu電池電極反應(yīng)式的類型電池僅有負(fù)極材料參與反應(yīng)兩電極材料均參與反應(yīng)兩電極材料均不參與反應(yīng)由NordriDesign提供電池電極反應(yīng)式的書寫先寫出總反應(yīng)，再寫出某一個(gè)簡(jiǎn)單的半反應(yīng)，用總反應(yīng)減去半反應(yīng)就得到另一個(gè)半反應(yīng)規(guī)則：一、僅有負(fù)極材料參與反應(yīng)參與反應(yīng)的金屬電極本身為負(fù)極，負(fù)極參與反應(yīng)的金屬失電子（先寫出負(fù)極反應(yīng)式），正極是介質(zhì)溶液中的微粒得電子（反應(yīng)一般為析氫、吸氧、析Cu、Ag等）。1、酸性較強(qiáng)介質(zhì)：正極一般是析氫反應(yīng)。負(fù)極：n-2e-=n2正極：2H2e-=H2↑總反應(yīng)：n2H=H2↑n22、堿性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2或2Fe2OH--4e-=2FeOH2正極：O22H2O4e-=4OH-總反應(yīng)：2FeO22H2O=2FeOH23、接近中性介質(zhì)：正極一般是吸氧反應(yīng)。負(fù)極：2Fe-4e-=2Fe2正極：O24e-2H2O=4OH-總反應(yīng)：2FeO22H2O=2FeOH24、含不活潑金屬的鹽溶液為介質(zhì)：正極析出不活潑金屬（Cu、Ag等）。負(fù)極：Fe-2e-=Fe2正極：Cu22e-=Cu總反應(yīng)：FeCu2=CuFe2練習(xí)：請(qǐng)寫出右邊原電池的電極方程式總反應(yīng)方程式：負(fù)極：Al，失e-2Al-6e－＝2Al32Al38OH-=2AlO2-4H2O負(fù)極總反應(yīng)：2Al8OH-－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：2Al2OH－2H2O=2AlO2－3H2↑根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2↑二、電極材料本身均不參與反應(yīng)兩電極均為惰性電極，常見于燃料電池。1、酸性介質(zhì)氫氧燃料電池2H2O2=2H2O負(fù)極：2H2-4e-=4H正極：O24H4e-=2H2Oa應(yīng)考慮電解質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響b介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)OH-離子cH寫在正極的反應(yīng)物中2、堿性介質(zhì)氫氧燃料電池2H2O2=2H2O負(fù)極：2H24OH--4e-=4H2O正極：O22H2O4e-=4OH-3、當(dāng)電解質(zhì)溶液接近中性時(shí)氫氧燃料電池2H2O2=2H2O負(fù)極：2H2-4e-=4H正極：O22H2O4e-=4OH-例一有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在OH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確嗎？2獲得電子，電極反應(yīng)式為O22H2O4e-=4OH-4失去電子，電極反應(yīng)式CH410OH-－8e-=CO32-7H2O

三、兩電極材料均參與反應(yīng)兩電極材料通常由金屬和金屬化合物構(gòu)成。1、酸性介質(zhì)鉛蓄電池：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O負(fù)極：PbSO42-－2e-=PbSO4正極：PbO2SO42-4H2e-=PbSO42H2Oa應(yīng)考慮電解質(zhì)對(duì)電極的影響（如生成難溶物等）b介質(zhì)為酸性溶液時(shí)，反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)OH-cH寫在正極的反應(yīng)物中2、堿性介質(zhì)愛迪生蓄電池：FeNiO22H2OFeOH2NiOH2負(fù)極：Fe2OH-—2e-=FeOH2正極：NiO22H2O2e-=NiOH22OH-a反應(yīng)式兩邊不能出現(xiàn)H離子bOH-寫在負(fù)極的反應(yīng)物中1利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；2改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；3進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；4電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。五、原電池的主要應(yīng)用：5解釋某些化學(xué)現(xiàn)象1比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C將甲乙作電極組成原電池時(shí)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(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）原電池原理應(yīng)用：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；BA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：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52134原電池原理應(yīng)用：例4：下列裝置中四塊相同的n片，放置一段