人教版选修四原电池Ppt

普通高中课程标准实验教科书化学选修4第一节原电池第四章电化学基础1.原电池的定义：2.原电池反应的本质：3.构成原电池的条件：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。氧化还原反应①电解质溶液②两个活泼性不同的导体做电极③形成闭合回路④能自发地发生氧化还原反应两极一液一连接一、知识回顾CuZn稀硫酸---Zn2+H+H+Zn－2e-=Zn2+负极正极2H++2e-=H2↑总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑负正氧化反应还原反应现象：锌棒溶解，铜棒上有气泡ACuZn---Zn2+H+H+负极正极阳离子阴离子正极负极SO42-4.原电池工作原理Ae-CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFnZnZ4OS2HGuC4OS2H下列哪几个装置能形成原电池？HVXVVXXXV思考与练习理论上应看到只在铜片上有金属析出，实际上锌片上也有金属产生，这是什么原因导致的呢？最终又会造成什么后果？怎样避免和克服呢？ACuSO4锌片铜片想一想思考：如何才能得到持续稳定的电流？分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，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，也就没有电流产生。CuZnACuSO4【交流·研讨一】让锌片与硫酸铜不直接接触ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA？改进如何改进原电池装置？硫酸铜CuZnA盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。二、双液原电池1.实验现象：有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。2.工作原理：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二、双液原电池思考：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？解析：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触（2）可使连接的两溶液保持电中性3.盐桥的作用：设计双液原电池的思路：还原剂和氧化产物为负极的半电池氧化剂和还原产物为正极的半电池Zn+2Ag+=Zn2++2Ag根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液外电路用导线连通，可以接用电器内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路练习：利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。负极：Fe–2e-=Fe2+正极：Cu2++2e-=CuCuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4四、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断一般负极－的金属正极－的金属或导体，以及某些金属氧化物可以理解成：与电解质溶液反应练习：Mg-Al-H2SO4中是正极，是负极Mg-Al-NaOH中是正极是负极MgAlAlMg活泼性强活泼性弱非金属负极1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断电子－－由流出，流入；电流－－由流出，流入。负极正极正极负极四、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断负极－－电子，发生反应正极－－电子，发生反应失得氧化还原四、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断阴离子－向极移动（负极带正电荷）阳离子－向极移动（正极带负电荷）负正四、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断5.根据电极现象来判断负极－－；正极－－；牺牲、溶解增重、气泡四、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断5.根据电极现象来判断6.燃料电池中燃料在反应氧化剂在反应负极正极四、原电池正负极判断1.判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属，发生氧化反应。把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为＿＿＿＿＿＿＿＿。ACDB五、原电池原理的应用2.改变化学反应速率（1）加快反应速率实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好，还是用粗锌好（杂质为碳）？为什么？如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜，怎么办？马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？（2）减缓反应速率-金属的电化防腐3.钢铁的电化腐蚀4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3H++HCO3-电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+＋H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系练1.（07海南）依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+Cu（s）==Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。CuAgNO3溶液2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+CuAg正练习2.（08广东卷）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A①②B．②③C．②④D．③④C练习3如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是()A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D练习4、市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量的铁锈存在，请回答下列问题：（1）热敷袋使用时，为什么会放出热量？（2）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？（3）试写出有关的电极反应式和化学方程式。（1）利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。（2）碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。（3）负极：2Fe-4e-=2Fe2+，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应方程式是：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池第二节化学电源用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池小型高性能燃料电池阅读课文P74页并回答问题：1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作①比能量［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率[单位：（W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小.③电池的可储存时间的长短除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。2、判断电池的优劣标准主要是什么？化学电池一次电池二次电池燃料电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池铅蓄电池锌银蓄电池镍镉电池锂离子电池普通干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。3、目前化学电池主要分哪几大类？1.碱性锌-锰干电池负极--Zn正极—MnO2电池反应：电解质：KOHZn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2［思考］该电池的正负极材料和电解质？碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气涨或漏液。(一)一次电池2、银-锌电池负极：正极：总反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2AgZnAg2O电解质：KOH3.锂电池Li—MnO2非水电解质电池：负极——Li正极——MnO2电解质——LiClO4+混合有机溶剂（碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷）电池反应：负极Li－e-=Li+正极MnO2+Li++e-=LiMnO2总反应Li+MnO2=LiMnO24.铅蓄电池1)正负极材料正极：PbO2负极：Pb2)工作机制电解质：H2SO4溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程(二)二次电池放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)氧化反应还原反应负极：放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程3)优缺点简析缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……大有发展前景的燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。(三)燃料电池电解液H2O氢氧燃料电池2e-2e-氢气氧气H+OH-A负极正极O2H2H2O5、氢氧燃料电池负极H2：正极O2：总反应：O2+2H2=2H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-碱性电解质：KOH氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O正极：2O2+8H++8e－=4H2O负极：CH4+2H2O-8e－=CO2+8H+6、甲烷燃料电池酸性条件总反应：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O正极：2O2+4H2O+8e－=8OH-负极：CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O6、甲烷燃料电池碱性条件3O2+12H++12e－=6H2O总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O2CH