高中化学 专题一 第二单元 第一节 原电池的工作原理课件 苏教版选修4.ppt

第一节原电池的工作原理 专题1化学反应与能量变化 第二单元化学能与电能的转化 设疑 请根据你的经验猜想zn与cuso4溶液的反应是吸热反应还是放热反应 并设计实验方案加以证明 活动与探究一 向盛有30ml1 0mol lcuso4溶液的小烧杯中 加入适量锌粉 用温度计测量溶液的温度 观察温度计的变化 现象 温度迅速上升 有红色物质析出 结论 zn cu2 zn2 cu 创设情景 除了可以将该反应放出的能量转化为热能之外 还能通过该反应将化学能转化为什么能量 一 原电池 1 原电池 2 原电池工作原理 氧化 还原反应 把化学能转化为电能的装置 知识回顾 判断下列装置能否构成原电池 思考原电池的构成条件 练习 形成原电池的一般条件 0 前提条件 有自发的氧化还原反应 1 有两种活泼性不同的导电材料作电极 不同的金属或金属与非金属导体 2 两个电极必须插入电解质溶液中 3 两极相连形成闭合回路 用导线连接或电极直接接触 二 原电池的正负极的判断方法 电子流出的极电子流入的极 负极 正极 较活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极工作后质量减少的电极 负极 正极 正极 负极 工作后 有气泡冒出的电极为正极 发生氧化反应的极发生还原反应的极 负极 正极 三 原电池电极反应式的书写 1 确定原电池正负极 以及两极上发生反应的物质 负极发生氧化反应 正极发生还原反应2 重视介质是否参加反应 注意两极得失电子总数相等3 将两极电极反应式相加即得原电池的总反应式 活动与探究二 如教材p13图1 8所示 向盛有30ml1 0mol lcuso4溶液和30ml1 0mol l的znso4溶液分别插入铜片和锌片 连接导线和电流计 观察现象 将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液 观察现象 现象 电流计指针发生偏转锌片变薄铜片变厚 结论 负极 zn 2e zn2 正极 cu2 2e cu 一 原电池的工作原理 电路 外电路 内电路 电子流向 由失电子的一极向得电子的一极 即负极 正极 电流方向 与电子流向相反 阴离子流向与电子流向一致 阳离子流向与电流一致 2 电极 负极 电子流出的一极 正极 电子流入的一极 3 电极反应式 负极 氧化反应 zn 2e zn2 正极 还原反应 cu2 2e cu 4 总反应式 氧化还原反应 zn cu2 zn2 cu 一 原电池的工作原理 盐桥 在u型管中装满用饱和kcl溶液的琼脂 思考 1 盐桥的作用是什么 1 使整个装置构成通路 代替两溶液直接接触 2 平衡电荷 保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性 2 此电池的优点 能产生持续 稳定的电流 提高原电池电流效率 zn 2e zn2 2h 2e h2 电池反应 zn 2h zn2 h2 3 把右图设计成有盐桥的原电池装置 并写出电极反应式及电池反应方程式 四 原电池的设计例 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 cu cu fe cuso4 feso4 设计原电池的思路 半电池 画出装置示意图 电极材料 电解质溶液 根据电极反应确定 还原剂 电极材料 和氧化产物 电解质溶液 为负极的半电池氧化剂 电解质溶液 和还原产物 电极材料 为正极的半电池 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 或其它不活泼材料 根据负极氧化 正极还原写出电极反应式 前提 是氧化还原反应 练习 利用2fe3 cu 2fe2 cu2 设计一个原电池 画出示意图 写出电极反应 正极 2fe3 2e 2fe2 负极 cu 2e cu2 cu c cuso4 fecl3 小结 原电池工作原理根据氧化还原反应设计原电池 电解质溶液 阳离子 氧化反应 负极正极 还原反应 电子沿导线传递 产生电流 阴离子 1 如图装置 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应是下列各组中的哪一组 a a是锌 b是铜 c为稀h2so4b a是铜 b是锌 c为稀硫酸c a是铁 b是银 c为agno3溶液d a是ag b是铁 c为agno3溶液 d 负极 2al 8oh 6e 2alo2 4h2o正极 6h 6e 3h2 总 2al 2oh 2h2o 2alo2 3h2 稀硫酸 负极 mg 2e mg2 正极 2h 2e h2 总 mg 2h mg2 h2 不同的介质不同的电极反应 负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 总 fe 2h fe2 h2 负极 2fe 4e 2fe2 正极 2h2o o2 4e 4oh 总 2fe 2h2o o2 2fe oh 2 不同的介质不同的电极反应 负极 cu 2e cu2 正极 4h 2no3 2e 2no2 2h2o总 cu 4h 2no3 2no2 cu2 2h2o 稀h2so4 负极 2al 6e 2al3 正极 6h 6e 3h2 总 2al 6h 2al3 3h2 练习 1 下列关于下图所示原电池的说法正确的是a铝片为正极b正极上有h2产生cal是电池的负极 开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出d当转移0 04mole 时 产生0 01molo2 cu b 练习2 x y z w四种金属片进入稀盐酸中 用导线连接 可以组成原电池 实验结果如下图所示 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为 z y x w 5 利用原电池原理设计新型化学电池 2 改变化学反应速率 如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气 1 进行金属活动性强弱比较 3 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极而受到保护 如在铁器表面镀锌 原电池的主要应用 4 解释某些化学现象 1 比较金属活动性强弱 例1 下列叙述中 可以说明金属甲比乙活泼性强的是 c 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 a 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中 乙溶解 甲上有h2气放出 b 在氧化 还原反应中 甲比乙失去的电子多 d 同价态的阳离子 甲比乙的氧化性强 c 原电池原理应用 2 比较反应速率 例2 下列制氢气的反应速率最快的是 粗锌和1mol l盐酸 b a 纯锌和1mol l硫酸 纯锌和18mol l硫酸 c 粗锌和1mol l硫酸的反应中加入几滴cuso4溶液 d d 原电池原理应用 3 比较金属腐蚀的快慢 例3 下列各情况 在其中fe片腐蚀由快到慢的顺序是 5 2 1 3 4 原电池原理应用 例4 下列装置中四块相同的zn片 放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 4 2 1 3 4 判断溶液ph值变化 例5 在cu zn原电池中 200mlh2so4溶液的浓度为0 125mol l 若工作一段时间后 从装置中共收集到0 168l升气体 则流过导线的电子为 mol 溶液的ph值变 填 变大 变小 不变 溶液体积变化忽略不计 变大 0 015 原电池原理应用 5 原电池原理的综合应用 例6 市场上出售的 热敷袋 的主要成分为铁屑 炭粉 木屑 少量氯化钠和水等 热敷袋 启用之前用塑料袋使其与空气隔绝 启用时 打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量 使用完后 会发现有大量铁锈存在 热敷袋 是利用放出热量 2 炭粉的主要作用是 3 加入氯化钠的主要作用是 4 木屑的作用是 铁被氧化 与铁屑 氯化钠溶液构成原电池 加速铁屑的氧化 氯化钠溶于水 形成电解质溶液 使用 热敷袋 时受热均匀 原电池原理应用 制作各种化学电池 1 干电池 演示 zn c nh4cl溶液组成的原电池 判断正负极以及电极反应式 干电池原理 正极 2nh4 2e 2nh3 h2 还原反应 负极 zn 2e zn2 氧化反应 其中产生的nh3 h2都被吸收 4nh3 zncl2 zn nh3 4 cl2 h2 2mno2 mn2o3 h2o 现在更常用的是体积小 性能更好的碱性锌锰电池 其容量和放电时间都要比普通锌锰电池增加几倍呢 2 铅蓄电池 汽车上常用 1 2 正极 pbo2 2 铅畜电池负极 pb电解质溶液 稀h2so4 练习 铅蓄电池在放电时的电极反应式和总的反应式 负极 pb pb 2e so42 pbso4正极 pbo2 pbo2 2e 4h so42 pbso4 2h2o总反应式 pb pbo2 2h2so4 2pbso4 2h2o 3 锂电池 质量轻 电压高 工作效率高 贮存寿命长 锂电池 锂电池以锂作负极 非水有机溶剂如环脂 直链脂及酰胺等和无机溶剂作溶剂 以锂盐liclo4 lialcl4 liasf4等为电解质 由于锂密度低 电极电位负值高 延展性好 使得锂电池有比容量大 电压高 电阻低的优点 同时电池材料中无一种可能对环境造成污染 被广泛地应用于心脏起搏器 电子表 计算器 如 li mno2 limno2 4 新型燃烧电池 阅读p 105并思考 在新型燃烧电池工作时 有没有发生燃烧现象 练习 已知氢氧燃烧电池工作时 分别向两个惰性电极上通入氢气和氧气 并以naoh溶液为电解液 试写出电极反应式和总的反应式 1 2 大有发展前景的燃料电池可用两个多孔石墨电极 分别含有不同的催化剂 插入作为电解质的30 的koh水溶液中 氧气和氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗 两极发生的电化学反应负极 h2 2oh 2e 2h2o 正极 1 2 o2 h2o 2e 2oh 总反应为 h2 1 2 o2 h2o经采用适当措施以适应在失重情