《原电池原理及应用》PPT课件.ppt

第四节,原电池原理及其应用,第四节 原电池原理及其应用,一、原电池,二、化学电源,1. 原电池的原理,2.原电池的形成条件,3.应用练习,Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2,失去2e-,得到2e-,温故求新,电能,实验探究：,这种把化学能转变为电能的装置叫做 ,原电池,Cu,Zn,H+,SO42-,H+,工作原理,锌片:,Zn 2e- = Zn2+,铜片:,2H+ 2e- = H2,(氧化反应）,(还原反应）,（正极）,（负极）,电子锌片经导线流向铜片，锌片溶解。,铜片上冒气泡。,装置中电子定向移动，形成电流，实现了化学能向电能转化。,这种把化学能转化为电能的装置叫做原电池。,总反应方程式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,实验探讨:原电池的形成条件和原理,1.哪种装置可以形成原电池？ 2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？ 3.电子的流动方向如何？,稀H2SO4,Fe,Cu,(C),(A),(B),(D),CuSO4,稀H2SO4,Zn,C,Zn,Cu,稀H2SO4,Zn,Cu,1.哪种装置可以形成原电池？ 2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？ 3.电子的流动方向如何？,稀H2SO4,Fe,Cu,(A),铁片:,Fe 2e- = Fe2+,铜片:,2H+ 2e- = H2,(氧化反应）,(还原反应）,（正极）,（负极）,铁片溶解。,铜片上冒气泡。,电子由铁片经导线流向铜片。,实验探讨:原电池的形成条件和原理,Fe + 2H+ = Fe2+ + H2,实验探讨:原电池的形成条件和原理,1.哪种装置可以形成原电池？ 2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？ 3.电子的流动方向如何？,稀H2SO4,Zn,C,(B),锌片:,Zn 2e- = Zn2+,石墨棒:,2H+ 2e- = H2,(氧化反应）,(还原反应）,（正极）,（负极）,锌片溶解。,石墨棒上冒气泡。,电子由锌片经导线流向石墨棒。,Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2,1.哪种装置可以形成原电池？ 2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？ 3.电子的流动方向如何？,Zn,Cu,(C),锌片:,Zn 2e- = Zn2+,铜片:,Cu 2+ 2e- = Cu,(氧化反应）,(还原反应）,（正极）,（负极）,锌片溶解。,铜片上有铜析出，质量增加。,电子由锌片经导线流向铜片。,CuSO4,实验探讨:原电池的形成条件和原理,Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu,1.哪种装置可以形成原电池？ 2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？ 3.电子的流动方向如何？,(D),稀H2SO4,Zn,Cu,该装置不能形成闭合回路，不能组成原电池。,实验探讨:原电池的形成条件和原理,1.原电池的形成条件,（1）有两种活泼性不同的金属（或金属与非金属）做电极； 负极：活泼金属的一极；发生氧化反应 正极：不活泼金属或非金属的一极；发生 还原反应 （2）两电极必须插入电解质溶液中； 电极能与电解质溶液中的某种成分发生氧化还原反应 （3）形成闭合回路。,2.原电池的原理,较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属（正极）,原电池,构成条件：,3.形成闭合回路（导 线连接或直接接触且电极插入电解质溶液）,1.活泼性不同的两电极,2.电解质溶液,4、自发的氧化还原反应,小结,原电池,电极名称与电极反应：,负极,正极,（或能导电的非金属）,阳离子得电子,还原反应,较活泼的金属,金属失电子,氧化反应,较不活泼的金属,e-,I,练习1,有A、B、C三种金属，两两接触后跟稀硫酸反应。判断这三种金属的活动性顺序。,2.原电池的原理,较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属（正极）,稀H2SO4,(),稀H2SO4,(),稀H2SO4,(),A,A,B,B,C,C,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,CBA,练习2,A、B、C三种金属，把A浸入C硝酸盐中，A的表面有C析出，A与B组成原电池时，B为电池的负极。判断这三种金属的活动性顺序。,2.原电池的原理,较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属（正极）,B A C,2.原电池的原理,较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属（正极）,在原电池中，氧化反应和还原反应不在同一处进行，不存在相互阻碍，反应速率比没有形成原电池时要快得多。,思考,下列方法不能加快锌粒与稀硫酸反应速率的是： A.使用含有杂质铜的锌粒 B.加入少量CuSO4 C.加热 D.加入少量Na2SO4,2.原电池的原理,较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属（正极）,能，形成微型原电池,能，形成微型原电池,能，升高温度，反应速率加快,不能,1、左图所示装置中，属于原电池的是（ ）不能构成原电池的说明理由？,2、是原电池的标出电子流向，确定正负极。,3、是原电池的写出电极反应式，电池总反应式。,例题1,AD,练习,1、下列关于原电池的叙述正确的是 A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B、原电池是将化学能转变为电能的装置 C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原 D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极,B,2、将A、B、C、D四块不同金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可组成原电池。若A、B相连形成原电池时，A为负极；C、D相连形成原电池时，C为负极，A、C相连形成原电池时，C极上有大量气泡产生；B、D相连形成原电池时，B极上有大量气泡产生。则该4种金属的活动性由大到小的正确顺序是 A、CABD B、ABCD C、ACDB D、DBAC,C,3、某原电池的总反应的离子方程式为： 2Fe3+Fe = 3Fe2+， 不能实现该反应的原电池组成是 A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液,CD,二、化学电源,1、干电池(普通锌锰电池）,干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还,填充MnO2的黑色粉末吸收 正极放出的H2。,干电池,2、蓄电池,（1）铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。,氢氧燃料电池,航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。,氢氧燃料电池,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,干电池中含有NH4Cl、ZnCl2、MnO2等糊状物，以石墨为正极材料，其工作原理为： Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O （1）写出干电池放电时负极反应式 _ （2）正极反应前后经历了两个过程，该过程的反应式依次为：_、 _。 （3）如果没有MnO2的参与，干电池能否持续工作？为什么？,例题2,Zn - 2e- = Zn2+,2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2,H2+ 2MnO2 = Mn2O3 + H2O,不能，碳棒周围聚集氢气泡，阻碍NH4+得电子（即电池内阻增大）,1、有一银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电极反应为：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 下列叙述正确的是（ ） A、电流由锌经导线流向Ag2O B、Zn为正极，Ag2O为负极 C、放电时，负极区溶液pH减小 D、放电时，电解液成分不变,CD,2、熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，已制得在6500C下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式： 负极反应式为：2CO+2CO32-=4CO2+4e- 正极反应式为：_ 电池总反应式：_,2CO2+O2=2CO32-4e-,2CO+O2=2CO2,小结：,原电池,定义,构成条件,电极名称、电极反应,电池总反应,现象,计算,电极表面,溶液中,外电路中,外电路,（电子流动）,内电路,（离子流动）,闭合回路,负极,氧化,本身失电子溶解,或通入的还原剂反应,正极,还原,溶液中氧化剂得电子,或电极表面覆盖的氧化剂得电子或通入的氧化剂得电子,氧化还原反应,以得失电子数相等叠加,1、用铜片、银片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是（ ） A2H+ + 2e- = H2 BCu - 2e- = Cu2+ CCu2+ + 2e- = Cu DAg+ + e- = Ag,课外练习,D,2、原电池表如果把Cu、Zn与稀H2SO4构 成的示为Cu Zn，则下面能表示原电池的是： （ ） ACu Cu BCu Zn CZn C DZn Cu,B、C,3、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列叙述中正确的是（ ） A正极附近SO42-，逐渐增大 B负极附近SO42-，逐渐增大 C正极附近SO42-，基本不变 D锌、铜片同时有气泡冒出时，表明锌 片不纯,B、D,4、将x、y、z、w四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。x、y相连时，x为负 极；z、w相连时，电流由wz；z、 x相连时，z极上产生大量气泡；w、y相连时，w极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动顺序是：（ ） Axzwy Bzxyw Cxyzw Dywzx,A,5、如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）（ ） A铁圈和银圈左右摇摆不定 B保持平衡状态不变 C铁圈向下倾斜 D银圈向下倾斜,D,6、宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（ ） AH2为正极，O2为负极 B电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH- C电极反应（负极）：2H2+4OH-=4H2O-4e- D负极发生氧化反应，正极发生还原反应,B、D,7、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总 反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O （1）试写出放电时的正、负极反应式 正极:_ 负极:_ （2）铅蓄电池工作时，当外电路上有2mol电子通过时，负极消耗的Pb的物质的量_；溶液中消耗的H2SO4的物质的量_。 （3）铅蓄电池放电时，溶液的pH_溶液的密度_（填增大、减小或不变）,PbO2+4H+SO42- +2e- =PbSO4+2H2O,Pb+ SO42-2e- =PbSO4,1mol,2mol,增大,减小,8、银器皿表面日久逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去。其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中、再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中