692005772418.ppt原电池

1、第四章电化学基础 第一节 原电池钟铺高中化学组 田永倩知识目标知识目标 1、在必修2的基础上，进一步学习原电池的工作原理，探究简单原电池的不足和改进。 2、学习实验研究的方法，能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。 3、形成完备的原电池概念，理解构成原电池的条件，掌握电极反应式的书写。一、定义一、定义原电池原电池 的装置。的装置。原电池反应的本质是发生原电池反应的本质是发生_ _ _反应。反应。 将化学能转变为电能将化学能转变为电能氧化还原氧化还原氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阳离子总反应：负极正极 Cu2+

2、2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子外电路内电路二、原电池工作原理三、对锌铜原电三、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究提出问题：提出问题： 左图是原电池，如果用左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实快减弱，因此不适合实际应用际应用。这是什么原因这是什么原因造成的呢？有没有造成的呢？有没有什么改进措施？什么改进措施？造成的主要原因：造成的主要原因：由

3、于锌片与硫酸铜溶液直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。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。电池了，也就没有电流在产生。改进措施？改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离将锌片与

4、硫酸铜溶液隔离硫酸锌溶液硫酸锌溶液 硫酸铜溶液硫酸铜溶液上述装置构成原电池了吗？为什么？上述装置构成原电池了吗？为什么？怎样才能构成原电池呢？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（书为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图图4-1）所示的原电池装置，你能解释它）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？的工作原理吗？盐桥中通常装有含琼胶盐桥中通常装有含琼胶的的KClKCl饱和溶液饱和溶液此装置优点：能稳定长此装置优点：能稳定长时间放电时间放电1、盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁

5、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。（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。取出盐桥，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。2、由两个半电池组成原电池的工作原

6、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。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。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。练习1：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）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B实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：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

7、：电极需插进电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（可以）四、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。练习练习2.2.下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2HOVXVVXX

8、XXV五、原电池的正负极的判断方法 微观判断（根据电子流动方向）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宏观判断：根据电极材料根据原电池电极发生的反应根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：负极正极练习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( )Aa b c d Ba

9、c d b Cc a b . d Db d c a B(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，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；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，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，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；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）六、原电池原理应用：六、原电池原理应用：(2)比较反应速率比

10、较反应速率例例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A. 纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例3： 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例4： 在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液

11、的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为 mol,溶溶液的液的pH值变值变_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H

12、+ 2eH2大大0.015(5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用例例5：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁屑、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开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。现有大量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的

13、作用是木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀Cu+ 2FeCl3= CuCl2+ 2FeCl2化合价降低得化合价降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合价升高失化合价升高失2e-设计原电池：设计原电池：利用此利用此反应来设计反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图原电池，写出电极反应式。并画出装置图CuCl2FeCl3CuC离子方程式离子方程式:Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ +

14、 2Fe2+Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合价升高失化合价升高失2e-化合价降低得化合价降低得2e-电极：负极是电极：负极是Cu，正极可以是，正极可以是Ag或或C等。等。 电极反应式：电极反应式：负极：负极：Cu 2e- = Cu2+ 正极：正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag电解液：电解液： Cu(NO3)2 、AgNO3 练习练习4、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解、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。质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。CuCCu(NO3) AgNO3练习练习5、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，、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；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小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可溶液，片刻后可观察到的现象是（观察到的现象是（ ）A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B. 保持平衡状