2013-2014学年高中化学人教版选修四同步辅导与检测课件：4.1原电池.ppt

第一节 原电池,电化学基础,某化学兴趣小组为了体验水果电池电流的存在进行了下列装置的实验。用橘子一个，铝片和锌片各一片，电灯泡一个，按图连接好，结果灯泡亮了。在实验前，先用砂纸擦去表面的氧化膜，实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。,1了解原电池的工作原理及构成条件。 2能够正确判断原电池的正负极。 3能写出电极反应式和电池反应方程式。,原电池原理,1原电池概念：利用_反应原理将_能转化为_能的装置。,2原电池工作原理(以锌铜原电池为例),答案：1氧化还原 化学 电 2逐渐溶解 红色物质沉积 偏转,答案：负极 正极 失 得 流出 流入 Cl K 氧化反应 还原反应 Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu ZnCu2=Zn2Cu,3.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极： 相对活泼的金属作_， 较不活泼的金属或能导电的非金属作_； (2)_溶液； (3)形成_回路； (4)能自发发生氧化还原反应。,答案：(1)负极 正极 (2)电解质 (3)闭合,综合拓展,一、原电池工作原理示意图,二、原电池的判定 先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”： 一看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。 二看溶液两极插入电解质溶液中。 三看回路形成闭合回路或两极直接接触。 四看本质有无自发的氧化还原反应发生。,三、原电池正负极的判断方法 原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法是： 1由组成原电池两极的电极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 2根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 3根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。,4根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。 5依据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或者有气体放出一极为正极。,尝试应用,1(双选)下列装置不可以组成原电池的是( ),解析：B中的乙醇不导电，不能形成闭合回路；C中装置也不是闭合回路。 答案：BC,原电池的设计,理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池。实际设计时应注意以下几方面。 1用_的物质作为负极，向外电路_电子；用_的物质作为正极，从外电路_电子。 2将两极浸在_中，通过_形成内电路。 3放电时负极上的电子通过_流向正极，再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路，其中阳离子移向_极，阴离子移向_极。,答案： 1还原性较强 提供 氧化性较强 得到 2电解质溶液 阴阳离子的定向移动 3导线 正 负,原电池原理的应用 1加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 2寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源(下节学习)。 3比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性ab。,综合拓展,4用于金属的防护 如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。 5设计化学电池 例如：以2FeCl3Cu 2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：Cu2e Cu2 正极：2Fe32e 2Fe2,(2)确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。 (3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶液作电解液。 (4)构成闭合回路。,尝试应用,2下列反应可用于设计原电池的是( ) AH2SO42NaOH Na2SO42H2O B2FeCl3Fe 3FeCl2 CMg3N26H2O 3Mg(OH)22NH3 DNaClAgNO3 NaNO3AgCl,解析：用于设计原电池的化学反应必须属于氧化还原反应，故选B。 答案：B,一、原电池的工作原理,关于右图装置的叙述，正确的是( ) A铜是阳极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原后生成H2,解析：由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正、负极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流向相反。 答案：D,变式训练,1. (2012吉林期末质检) 实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是 （ ） A.该原电池的正极反应是：Zn2e Zn2 B.左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C.该电池铂电极上有气泡出现 D.该电池总反应为：3Zn2Fe3 2Fe3Zn2,解析：正极是得电子的反应，A错误；左烧杯中的电极反应式为Fe3e Fe2，B正确、C错误；因为在金属活动性顺序中铁排在H的前面，在酸性溶液中不会生成Fe，D错误。 答案：B,二、原电池正负极的判断,如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的( ) Aa是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4 Ba是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4 Ca是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液 Da是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液,解析：从题给信息a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液可以分析出c中必然含有金属阳离子，做正极的a极，其材料的金属性肯定弱于做负极的b极材料的金属性。 答案：D 名师点睛：b极变细，说明金属失去电子而溶解，发生氧化反应，金属b做原电池的负极。,变式应用,2将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。在这两个原电池中，负极分别为( ) AAl片、Cu片 BCu片、Al片 CAl片、Al片 DCu片、Cu片,解析：将Al片和Cu片用导线连接和浓硝酸组成的原电池中，Al遇浓硝酸钝化，而Cu可以和浓硝酸反应失去电子，即在浓硝酸中Cu活泼，所以负极应是Cu；而将Al片和Cu片用导线连接和稀氢氧化钠溶液组成的原电池中，Al与氢氧化钠溶液反应，而Cu不反应，所以Al是负极。 答案：B,三、原电池的设计,利用反应Zn2FeCl3 ZnCl22FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为_，电极反应式为_；负极材料为_，电极反应式为_。,解析：一般来说，自发的氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时，先将氧化还原反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应)，然后根据构成原电池的条件，选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液，将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路，即可成功设计原电池。 将Zn2FeCl3 ZnCl22FeCl2拆分为：Zn2e=Zn2(氧化反应)和2Fe32e 2Fe2(还原反应)；结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应用锌，则正极所用材料活泼性应比锌弱，为保证Fe3在正极得电子，则电解质溶液为FeCl3等易溶的铁盐的溶液。,答案：Pt(或石墨) 2Fe32e 2Fe2 Zn Zn2e Zn2,名师点睛：要牢记原电池正负极反应的反应类型，以便确定正负极材料，同时要根据总反应式，选择合适的电解质溶液。为了确保能选出正确答案，可将所设计的原电池的总反应式写出，与题中所给的反应方程式对比、检查。,变式应用,3选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3Cu 2FeCl2CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应。,解析：根据形成原电池的3个条件，可知必须选择两个电极的材料和电解质溶液。在反应2FeCl3Cu 2FeCl2CuCl2中，Cu是被氧化的，应该是原电池负极上发生的反应，Cu作负极材料最适宜，而正极只需选活泼性比Cu弱的金属或非金属电极即可，可选择石墨电极。Fe3在正极上被还原，所以选择FeCl3溶液作为电解液，如下图所示。,答案：原电池设计如下图所示。 负极：Cu2e Cu2 正极：2Fe32e 2Fe2 总反应：Cu2Fe3 Cu22Fe2,1下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是( ),解析：铜、银属于不活泼金属，故B、C不能构成原电池；Zn比氢活泼，A中能够形成闭合回路，而D却不能形成闭合回路。 答案：A,2在理论上不能用于设计