第四章 第一節(jié)《原電池》課件（人教版選修4）

1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié) 原 電 池,【復(fù)習(xí)回顧】,1、原電池是_的裝置。 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,氧化還原反應(yīng),2、如右圖所示，組成的原電池： （1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)： Zn電極是_（填“正”或“負(fù)”）極， 其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng) 是_（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)； Cu電極是_極，其電極反應(yīng)為 _,該反應(yīng)是_反應(yīng)。,（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)： Zn電極 是_極，其電極反應(yīng)為_， 該反應(yīng)是_反應(yīng)；Cu電極是_極， 其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)_反應(yīng).,負(fù),Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,還原,負(fù),Zn 2e

2、 - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e - = Cu,還原,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液 鹽橋,負(fù)極,正極,電極反應(yīng),原 電 池 原 理,外電路,內(nèi)電路,與原 電 池 相關(guān)的概念,1.電路：,2.電極：,3.電極反應(yīng)式：,4.總反應(yīng)式：,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,？提出問題： 上圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸 的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長 電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造 成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？,討論：,造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢

3、通。這種作用稱為極化作用。,一、對(duì)鋅銅原電 池工作原理的進(jìn)一步探究,為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖（書P76圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？,此電池的優(yōu)點(diǎn)： 能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。,實(shí)驗(yàn)三(課本P71頁實(shí)驗(yàn)4-1),實(shí)驗(yàn)探索,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,分析：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？,課本P72頁,有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過電路。 取出鹽橋，電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說明沒有電流通過。,鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2)將KCl或NH4NO

4、3的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花都住管口即可。,鹽橋的作用： （1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。,得出結(jié)論,由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。,（2）平衡電荷。 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。取出鹽橋，Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而

5、帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。,實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成條件一： 活潑性不同的兩個(gè)電極,負(fù)極：較活潑的金屬 正極：較不活潑的金屬、石墨等,第一組實(shí)驗(yàn),（可以）,（不可以）,形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；,第二組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件,形成條件三：必須形成閉合回路,（不可以）,可以,（2）組成原電池的條件,（1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。, （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶

6、液中。, （3）兩極相連形成閉合電路。, （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。,（3）原電池的正負(fù)極的判斷方法,電子流出的極 電子流入的極,負(fù)極 正極,較活潑的電極材料 較不活潑的電極材料,質(zhì)量增加的電極 工作后 質(zhì)量減少的電極,負(fù)極 正極,正極 負(fù)極,工作后，有氣泡冒出的電極為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)的極 發(fā)生還原反應(yīng)的極,宏觀判斷： 根據(jù)電極材料 根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng) 根據(jù)電極增重還是減重 根據(jù)電極有氣泡冒出：,負(fù)極 正極,A,B,C,D,E,F,M,N,1.下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？,O,V,X,V,V,X,X,X,X,V,原電池構(gòu)成條件,典型例題：,2.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是

7、 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是（ ）,C,原電池構(gòu)成條件,典型例題：,1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的 pH( ) A.不變 B先變大后變小 C逐漸變大 D.逐漸變小,C,典型例題：,3、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線 將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯 中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,( D ),A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B. 保持平衡狀態(tài) C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜

8、D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜,1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；,2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；,3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；,4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。,三、原電池的主要應(yīng)用：,5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象,(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。,例1：,下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是( ),C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；,A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶 解，甲上有H2氣放出；,B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；,D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；,C,原電池原理應(yīng)用：,(2)比較反應(yīng)速率,

9、例2 ：,下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是,C.粗鋅和 1mol/L 鹽酸；,A.純鋅和1mol/L 硫酸；,B.純鋅和18 mol/L 硫酸；,D.粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。,（ D ）,原電池原理應(yīng)用：,(3)比較金屬腐蝕的快慢,例3：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是,原電池原理應(yīng)用：,例4：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是,(4)判斷溶液pH值變化,例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為 mol

10、,溶液的pH值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）,根據(jù)電極反應(yīng)：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,大,0.015,原電池原理應(yīng)用：,(5)原電池原理的綜合應(yīng)用,例6：市場上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋”啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。 “熱敷袋”是利用 放出熱量。 2)炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化鈉的主要作用是 。 4)木屑的作用是 。,鐵被氧化,與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化,氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液,使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻,原電池原理應(yīng)用：,拓展練習(xí) （1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的 現(xiàn)象。 兩極反應(yīng)式為：正極 ； 負(fù)極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為 能。 （2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液， 則負(fù)極為 ， 總反應(yīng)方程為 。,鎂逐漸溶解，鋁極上有氣泡冒出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；,2H+2e=H2,Mg2e=Mg2+,化學(xué)能,電能,Al,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2