高中化学课件：第四章第一节《原电池》(人教版选修4)

第四章电化学基础第一节原电池一、复习回顾原电池的工作原理1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_______________反应。将化学能转化为电能氧化还原反应【实验验证化学能转化为电能的客观事实】氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2++2e-=Cu阴离子阳离子总反应：负极正极Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子2、原电池原理外电路内电路3、对锌铜原电池工作原理的进一步探究提出问题：左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池了，也就没有电流在产生。改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离硫酸锌溶液硫酸铜溶液上述装置构成原电池了吗？为什么？怎样才能构成原电池呢？为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置。盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液此装置优点：能稳定长时间放电盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？阅读教材72页得出结论盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，避免氧化剂与还原剂直接接触。（2）阴阳离子的移动平衡电荷。上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2++Cu电池符号：Zn︱ZnSO4‖CuSO4︱Cu负极盐桥正极二、由两个半电池组成的原电池的工作原理（双池电池）1、把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。①在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。②在原电池的内部，两极浸在与电极材料含有相同阳离子的解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。（1）有两种活动性不同的金属作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能发生自发的氧化还原反应。（最本质的条件）2、组成原电池的条件1.下列哪几个装置能形成原电池？CuZnH2SO4ACuFeH2SO4BCuFeNaCl溶液DCuZn酒精FCuFeNaCl溶液MCnZnZ4OS2HCuZnH2SO4H2SO4NuC4OS2HOVXVVVXXXVEnZCu4OS2CuCuSO43、原电池正负极的判断电极增重或产生气泡电极溶解反应现象还原反应氧化反应发生反应阳离子移向电极阴离子移向电极离子流动的方向电子流入电子流出电子流动的方向较弱或者能导电的非金属活泼性较强的金属电极材料正极负极判断依据判断金属的活泼性外电路内电路本质特征4、电解质溶液和电极材料的选择（电池的电极必须导电）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液一般应与电极材料具有相同的阳离子。正极：负极：H2SO4MgAlNaOHMgAl浓HNO3AlCu2.判断下列原电池的正负极？AlMgMgAlAlCu(金属活泼性)(Mg不与NaOH反应)(Al发生钝化)三、电极反应式和总反应式的书写1.找出原电池的正负极正极：Cu极负极：Zn极2.结合电解质溶液，找出氧化产物和还原产物氧化产物：Zn2+还原产物：Cu3.写出电极反应式与总反应式负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2++Cu3.写出电极反应式和总反应式H2SO4MgAl正极：负极：(Al)(Mg)Mg－2e-=Mg2+（氧化反应）2H++2e-=H2↑（还原反应）总反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑CuSO4FeAg正极：负极：(Cu)(Fe)Cu2++2e-=Cu（还原反应）总反应：Fe+Cu2+=Fe2++CuFe－2e-=Fe2+（氧化反应）①、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。②、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液四、原电池的设计例1、利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu，设计一个原电池.CuFeCuSO4FeSO4化合价升高失2e-化合价降低得2e-例2、利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图（Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）化合价降低得2e-Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+化合价升高失2e-CuCCuCl2FeCl3装置图离子方程式Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+1.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。五、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象总结1、复习回忆了原电池的形成。2、进一步了解原电池的反应原理，正确书写电极反应式。3、利用氧化还原反应原理设计了原电池。1、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）32、锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A移向Zn极，阴离子移向Cu极B移向Cu极，阴离子移向Zn极C和阴离子都移向Zn极D和阴离子都移向Cu极BCu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag化合价升高失2e-化合价降低得2e-电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。电极反应式：负极：Cu–2e-=Cu2+正极：2Ag++2e-=2Ag电解液：Cu(NO3)2、AgNO35、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；并画出原电池简意图。