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文档简介

第四章电化学基础第一节原电池第四章电化学基础第一节原电池11、电化学:2、电化学装置分类:阅读教材P70回答研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学①产生电流的反应→→原电池②借助电流而发生的反应→→电解池1、电化学:阅读教材P70回答研究化学能与电能相互转换的2第一节原电池一、原电池的原理1、原电池的概念2、原电池反应的本质3、铜锌原电池(实验1)4、铜锌原电池原理的进一步探究(实验2)5、形成原电池的条件二、原电池的设计第一节原电池一、原电池的原理3一、原电池1、原电池是______________________的装置。2、原电池反应的本质是____________________反应。将化学能转化为电能氧化还原反应3、铜锌原电池:(1)当电解质溶液为稀H2SO4时:Zn电极是____(填“正”或“负”)极,其电极反应为_______________,该反应是______(填“氧化”或“还原”,下同)反应;Cu电极是______极,其电极反应为_______________,该反应是_________反应。(2)当电解质溶液为CuSO4溶液时:Zn电极是____极,其电极反应为_____________,该反应是________反应;Cu电极是____极,其电极反应为_______________,该反应_____反应.负Zn-2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑还原负Zn-2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu还原一、原电池1、原电池是___________________4(2)造成的主要原因:当电解质溶液为稀硫酸时,由于在铜极上很快就聚集了许多氢气,把铜电极跟稀硫酸逐渐隔开,这样就增加了电池的内阻,使电流不能畅通,这种作用称为极化作用。当电解质溶液为硫酸铜溶液时,因为负极的锌片和铜离子反应,在锌片上生成铜单质,结果就是负极本身就成了原电池,因此外电路中不会有电流持续产生。4、对铜锌原电池工作原理的进一步探究为了避免发生这种现象,设计如下图(书P71图4-1)所示的原电池装置,你能解释它的工作原理吗?(1)提出问题:刚才做的实验是我们在必修2中学习过的的原电池,如果用它做电源,不但效率低,而且时间稍长电流就很快减弱,因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢?有没有什么改进措施?(2)造成的主要原因:4、对铜锌原电池工作原理的进一步探究5此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。(3)盐桥制法:

1、将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙),将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2、将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管,用棉花堵住管口即可。此电池的优点:(3)盐桥制法:6实验(书71页实验4-1)实验探究实验现象:分析:改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流?盐桥在此的作用是什么?参考教材72页第三段有盐桥存在时电流计指针发生偏转,即有电流通过电路。取出盐桥,电流计指针即回到零点,说明没有电流通过。实验(书71页实验4-1)实验探究实验现象:分析:改进后的装7(4)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。(4)盐桥的作用:由于盐桥(如KCl)的存在8请同学们思考:上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的?指出电池的正负极,并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。ZnSO4溶液CuSO4溶液负极(锌片):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)正极(铜片):Cu2++2e-=Cu(还原反应)电池反应(总离子方程式):Zn+Cu2+=Zn2++Cu电池符号:

Zn︱ZnSO4‖

CuSO4

︱Cu

负极盐桥正极(5)、锌铜原电池工作原理?请同学们思考:上述原电池装置是将什么反应的化学能转换9mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu离子通道离子库外电路内电路—氧化反应盐桥还原反应+负极正极mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl105、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5、实验探究形成原电池的条件(可以)(可以)(可以)(不可以11(可以)(不可以)形成条件二:电极需插进电解质溶液中;(可以)(不可以)形成条件二:电极需插进电解质溶液中;12形成条件三:必须形成闭合回路(不可以)(可以)形成条件三:必须形成闭合回路(不可以)(可以)13注:形成原电池的条件

(1)一般是活泼性不同的两种金属(或其中一种为能导电的非金属)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)能自发进行氧化还原反应。注:形成原电池的条件(1)一般是活泼性不同的两种金属(或其14ABCDEFMN例.下列哪几个装置能形成原电池?OVXVVXXXXVABCDEFMN例.下列哪几个装置能形成原电池?OVXVVX15二、原电池的设计①活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极②金属和非金属。如锌锰干电池,锌作负极,石墨棒作正极③金属和化合物。如铅蓄电池,铅版作负极,PbO2作正极④惰性电极。如氢氧燃料电池中,两根电极均可用Pt(电池的电极必须导电)电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。二、原电池的设计①活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池,锌作16练习:.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题:(1)电极X的材料是_________;电解质溶液Y是____;(2)银电极为电池的_______极,发生的电极反应为_____________;X电极上发生的电极反应为___________;(3)外电路中的电子是从_____电极流向______电极。铜AgNO3正2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+AgCu练习:.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)17实验设计请利用:

Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的反应原理,设计一个能产生持续电流的原电池装置,画出此装置简图。1、注明原电池的正极和负极2、注明外电路中电子的流向3、写出电极反应式作业实验设计请利用:Cu+2Fe3+=Cu218小结1、原电池:(1)由两个半电池组成的铜锌原电池的工作原理一、原电池把化学能转化成电能的装置。

2、原电池的工作原理

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