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化学:第四章第一节《原电池》原创课件(人教版选修4)


人教版选修4 · 化学反应原理

第四章

电化学基础

第一节

原电池

复习回顾
将化学能转化为电能 1、原电池是______________________ 的装置。 原电池反应的本质是_______________ 氧化还原反应 反应。 2、如右图所示,组成的

原电池: (1)当电解质溶液为稀H2SO4时: 负 (填“正”或“负”)极, Zn电极是____ 2+ 其电极反应为_______________ Zn -2e - = Zn ,该反应 是______ 氧化(填“氧化”或“还原”,下同)反 正 应; 还原 + +2e______ - =H ↑极,其电极反应为 Cu 电极是 2H 2 _______________, 该反应是 反应。 (2)当电解质溶液为 CuSO4_________ 溶液时: Zn 电极 2+ 负 Zn - 2e = Zn 是____极,其电极反应为_____________, 氧化 反应;Cu电极是____ 正 极, 该反应是________ 2+ 还原 反应. Cu + 2e - = Cu该反应是_________ 其电极反应为 _______________,

【实验验证化学能转化
为电能的客观事实】

3、原电池的工作原理 氧化还原反应(本质:反应物之间有电子转移)
负极
(还原性) 失 e- 氧化反应 电子e-

电流I

正极
(氧化性) 得 e- 还原反应

[结论]把氧化反应和还原反应分开在不 同的区域进行,再以适当的方式连接起来, 就可以获得电流.

判断下列哪些装置能构成原电池。为什么?

(可以)

(可以)

(可以)

形成条件一: 活泼性不同的两个电极
(不可以)

负极:较活泼的金属 正极:较不活泼的金属、石墨等

(可以)

(不可以)

形成条件二:电极需插进电解质溶液中;

(可以)

(不可以)

形成条件三:必须形成闭合回路

4、组成原电池的条件

(1)有两种活动性不同的金属(或一 种是非金属单质或金属氧化物)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:能自发进行氧化还 原反应。

一、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,你能解释它 盐桥中通常装有含琼胶 的工作原理吗?
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,代替两溶液直接 接触。 (2)平衡电荷。

在整个装置的电流回路中,溶液中的电 流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电 子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液 因Zn2+增多而带正电荷。同时,CuSO4则 由于Cu2+ 变为Cu ,使得 SO42-相对较多 而带负电荷。溶液不保持电中性,这两 种因素均会阻止电子从锌片流向铜片, 造成电流中断。

由于盐桥(如KCl)的存在,其中 阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移,阳 离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移,分 别中和过剩的电荷,保持溶液的电中 性,因而放电作用不间断地进行,一 直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液 与KCl溶液反应产生沉淀,可用NH4NO3 代替KCl作盐桥。

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 - = Zn 2+ (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+ = Zn 2+ + Cu 电池符号: Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu

负极

盐桥

正极

二、由两个半电池组成原电池的工作原理

(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,两极浸在电解质溶液中, 并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。

(2)原电池的正负极的判断方法
微观判断 (根据电子 流动方向)
宏观判断: ①根据电极材料

电子流出的极 电子流入的极

——负极 ——正极

较活泼的电极材料 ——负极 较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极 发生还原反应的极 ——正极

②根据原电池电极 发生的反应

③根据电极增重还是减重

质量增加的电极 ——正极
工作后

质量减少的电极 ——负极
④根据电极有气泡冒出: 工作后,有气泡冒出的电极为正极

(3)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 解质溶液应 与电极材料具有相同的阳 离子。

原电池的设计 化合价升高 失2e

-

利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu , 设计 化合价降低 得2e一个原电池.

Fe

1、根据氧化还原反应电 子转移判断电极反应。 Cu 2、根据电极反应确定合 适的电极材料和电解质 溶液

FeSO4

CuSO4

思考讨论:

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
化合价升高失2e-

Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
化合价降低得2e-

(Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2)

装置图
Cu

C

CuCl2

FeCl3

离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+

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( 3 )

2、锌铜原电池产生电流时,阳离子 (B ) 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

3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸 中,用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d 到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡, b、d相连时,b上有大量气泡产生,则四 种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) A. a > b > c > d B. a > c > d > b C.c > a > b .> d D. b > d > c > a

B

4、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

5、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。 化合价升高失2e

Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
化合价降低得2e-

电极反应式:

Cu
3

负极:Cu – 2e- = Cu2+ 正极:2Ag+ + 2e- = 2 Ag

C
3

电极:负极是Cu,正极可以是 Ag或C) 等。 Cu(NO AgNO
电解液: Cu(NO3)2 、AgNO3

1.某原电池总反应式为:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,能实现该 反应的原电池是( B ) A 电极材料 Cu、Zn B Cu、Ag C Cu、C D Fe、Zn

电解质溶液 FeCl3

Fe2(SO4)3

Fe(NO3)2

CuSO4

2.将镁片和铝片用导线相连,分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶 液中,写出两池中的电极反应式和电池反应式。 ①Mg—Al—稀H2SO4原电池: 负极(Mg):Mg-2e-=Mg2+(氧化反应) 正极(Al):2H++2e-=H2↑(还原反应) 电池反应:Mg+2H+=Mg2++H2↑ ②Al—Mg—NaOH原电池: 负极(Al):2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O(氧化反应) 正极(Mg):6H2O+6e-=3H2↑+6OH-(还原反应) 电池反应:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑


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