2019届高中化学第四章第一节原电池课件新人教版选修.pptx

第四章 电化学基础 第一节 原电池,新课导入(教师用书备用),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。注意在实验前,先用砂纸擦去金属表面的氧化膜,实验时保持两金属插在橘子上不能直接接触。 亲爱的同学们,你知道世界上最早的电池是怎样对外放电的吗?如何组合成有使用价值的电池装置呢?通过本节课的学习,我们将一一知晓。,学习目标,1.了解原电池的工作原理及构成条件。(素养:宏观辨识与微观探析) 2.正确判断原电池的正、负极。(素养:证据推理与模型认知) 3.能够根据要求设计原电池。(素养:变化观念与平衡思想),知识分点突破,能力总结提升,知识分点突破,知识点1 原电池工作原理,基础梳理,1.概念 利用 反应原理将 能转化为 能的装置。 2.构成条件,氧化还原,化学,电,负,电解质,闭合,氧化还原,3.工作原理(以锌铜原电池为例),(1)原理分析,氧化,还原,Zn,Cu,正极,负极,(2)两种装置比较 盐桥作用:a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。 装置中有部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低;装置中使Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。 过程可表示如下:(以铜锌原电池为例),疑难探究,分析下列原电池装置,问题导思,1.原电池内电路中,阴、阳离子分别向哪极移动?,提示:阴离子移向负极,阳离子移向正极。,2.如果将上述装置改为有盐桥的原电池,而盐桥是装有含琼胶的饱和KCl溶液的U形管,则原电池工作时,K+、Cl-的移动方向是怎样的?,提示:原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故K+向正极区移动,Cl-向负极区移动。,3.某原电池工作时,a电极质量增加,则该电池的电解质溶液可以是盐 酸吗?,提示:不能,因为a电极质量增加,说明该电极上应有金属析出,应是溶液中的金属阳离子得电子而析出金属,故电解质不可能是盐酸。,归纳总结,1.原电池电极判断两注意 (1)发生氧化反应(失去电子)的一定是负极,发生还原反应(得到电子)的一定是正极。 (2)原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。如在Al-Mg-NaOH溶液组成的原电池中,Al作负极;在Fe(或Al)-Cu-HNO3(浓)构成的原电池中,Cu作负极。 2.原电池中电荷的移动方向 (1)外电路:电子由负极流向正极,与电流方向相反。,(2)内电路:阴离子移向负极,阳离子移向正极,电流由负极流向正极。具体情况如图所示:,3.盐桥电池的优点 (1)使原电池中氧化剂和还原剂近乎完全隔离,并在不同的区域之间实现了电子的定向移动。 (2)使原电池能持续、稳定地产生电流。 4.可逆氧化还原反应设计成的原电池 原电池中当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当电流表指针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡向相反方向移动。,题点一 原电池的基本原理,A,题组例练,1.下列四位同学的说法正确的是( ),解析:在原电池中,一般较活泼的金属作负极,负极失去电子,发生氧化反应,电子从负极流出经导线流向正极;内电路中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。故只有A项说法正确。,C,2.下列装置可以构成原电池的是( ),解析:原电池构成的四个条件是:有活泼性不同的两个电极,A错误;存在电解质溶液,B错误;构成闭合回路,D错误;有自发的氧化还原反应,C满足这四个条件。,题点二 原电池正、负极的判断,B,3.分析如图所示的四个原电池装置,下列结论正确的是( ),D,4.下列叙述中正确的是( ) A.组成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B.由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中,Cu是负极 C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触,锡作为原电池的负极被 氧化 D.铜锌原电池工作时,若有13 g锌被溶解,电路中就有0.4 mol 电子 通过,题后悟道,原电池正负极的判断方法,题点三 原电池电极反应式的书写,D,5.实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池,则正极的电极反应式为( ),C,6.原电池电极的“正”极与“负”极不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( ),解析:前两项应该是活泼金属作负极,Cu作正极不参与反应,A、B错误;C项中Al能与NaOH溶液反应,作负极,正确;D项中Al在浓硝酸中钝化,故Cu作负极,错误。,题后悟道,电极反应式的书写步骤,知识点2 原电池原理的应用,基础梳理,1.比较金属的活动性强弱,负,正,负,活泼,正,不活泼,2.加快化学反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时,粗锌比纯锌与稀硫酸反应快,或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液,反应加快。,3.设计原电池 (1)理论上, 的氧化还原反应,可以设计成原电池。 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。,自发,(2)外电路,负极,还原性较强的物质被氧化,正极,氧化性较强的物质被还原,(3)内电路:将两电极浸入电解质溶液中,阴离子移向负极,阳离子移向正极。,疑难探究,问题导思,1.分析下列装置消耗锌的速率快慢情况,(1)上述装置和,和哪个反应消耗锌快?为什么?,提示:、,因为它们形成了原电池。,2.有A、B、C、D四种金属,做如下实验:将A与B用导线连接起来,浸入硫酸溶液中,B不易腐蚀;将A、D分别投入等物质的量浓度的硫酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是怎样的?,提示:A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池,B不易腐蚀,说明B为原电池的正极,说明金属活动性:AB;A、D与等物质的量浓度的盐酸反应,D比A反应剧烈,说明金属活动性:DA;根据置换反应规律,Cu不能置换出B,说明金属活动性:BCu,Cu能置换出C,说明金属活动性:CuC。则四种金属活动性的排列顺序是DABC。,归纳总结,依据氧化还原方程式设计原电池的思维模式“两极液连线”,装置图,(1)拆反应 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。 (2)确定电极材料 若发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;若为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。一般情况下,发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料。 (3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。 (4)构成闭合回路。,题组例练,1.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:,题点一 金属性强弱的判断,C,由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc,解析:由第一个装置a极溶解,可知a极是负极,金属活动性:ab,对于第二个装置,依据还原性规律知,金属活动性:bc,第三个装置的金属活动性:dc,由第四个装置电流从ad,则电子从da,故金属活动性:da。,A,A.PMNE B.ENMP C.PNME D.EPMN,解析:由知,金属活动性:MN;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属活动性:PM;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属活动性:NE。综合可知,A正确。,题后悟道,利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法 将A、B两种金属用导线连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,即可以断定金属活泼性:AB。,3.将两份过量的锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( ),B,题点二 加快氧化还原反应的速率及原电池的设计,解析:加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,形成原电池,加快反应速率,由于H2SO4定量,产生H2的体积一样多。,(1)请画出设计的原电池装置图,并标出电极材料,电极名称及电解质 溶液。,解析:(1)先分析氧化还原反应,找出正、负极反应,即可确定正、负极区的电解质溶液。,答案:(1)如图,(2)发生氧化反应的电极反应式为 。 (3)反应达到平衡时,外电路导线中 (填“有”或“无”)电流通过。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,当固体全部溶解后,则此时该溶液中电极变为 (填“正”或“负”)极。,解析:(2)发生氧化反应的电极是负极,I-失电子。 (3)反应达到平衡时,无电子流动,故无电流产生。 (4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,平衡逆向移动,此时Fe2+失电子,电极变成负极。,能力总结提升,课堂小结,易错辨析,1.在原电池中,电极材料一定与电解质溶液反应吗?,2.活泼金属一定作负极吗?,提示:不一定。,提示:不一定,如镁、铝相连插入强碱溶液中,由于镁不与强碱反应而Al和NaOH溶液的反应能