高二化學(xué)選修4第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池課件

1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié) 原電池,復(fù)習(xí)與回顧,1、原電池的定義： 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 2、原電池的實(shí)質(zhì)： 將氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定 向移動(dòng)。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。 3、組成原電池的條件：,(x),(x),(),(x),(x),H2SO4,H2SO4,H2SO4,H2SO4,H2SO4,組成原電池的條件： 1 、有兩種活潑性不同的金屬作電極 （或金屬與能導(dǎo)電的非金屬或化合物） 注意：燃料電池中兩極可同選石墨或鉑 2 、有電解質(zhì)溶液 3 、構(gòu)成閉合的回路 4 、能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),請寫出圖片中原電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。,負(fù)極：,（鋅片） Zn-2e-=Zn2+

2、 氧化反應(yīng),正極：,（銅片） 2H+2e-=H2,還原反應(yīng),4、原電池的正負(fù)極的判斷方法,微觀判斷 （根據(jù)電子流動(dòng)方向）,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,實(shí)驗(yàn)探究1,請根據(jù)反應(yīng)： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 設(shè)計(jì)一個(gè)原電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察現(xiàn)象。 （注意：觀察電流表指針及兩極的變化）,思考：如果

3、電解質(zhì)溶液換成H2SO4溶液呢？,現(xiàn)象：鋅極溶解，銅鋅兩電極上都 有氣泡產(chǎn)生，電流計(jì)指針偏 轉(zhuǎn)，但不 一會(huì)就回到原位。,結(jié)論：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。,怎樣改進(jìn)原電池的裝置，才能獲得持續(xù)、穩(wěn)定的電流呢？,思考:,怎樣改進(jìn)原電池的裝置，才能獲得持續(xù)、穩(wěn)定的電流呢？,方法：將鋅片與硫酸銅溶液隔離,按下圖所示, 將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，有什么現(xiàn)象?,電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，且銅片和鋅片上均無明顯現(xiàn)象（即:無電子定向移動(dòng)）,實(shí)驗(yàn)探究2,Cu,ZnSO4,在實(shí)驗(yàn)探究2的裝置中架上鹽橋連通,看有什么現(xiàn)象？,實(shí)

4、驗(yàn)探究3,鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液,現(xiàn)象：有鹽橋存在時(shí)，電流計(jì)指針 發(fā) 生偏轉(zhuǎn)，即證明構(gòu)成原電 池裝置。取出鹽橋時(shí)，電流 計(jì)指針即回到零點(diǎn)，即證明 未構(gòu)成原電池裝置。,二.鹽橋式原電池： 1.鹽橋: （1）裝置：裝有瓊膠和KCl飽和溶液的U形管,（2）制備： 燒杯中加入瓊脂和蒸餾水，在水浴上加熱至完全溶解。然后加入KCl或NH4NO3充分?jǐn)嚢?，完全溶解后趁熱加入U(xiǎn)形管中，冷凝。,（3）作用： 讓溶液始終保持電中性使電極反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行 使兩個(gè)燒杯中的溶液連成一個(gè)通路,（4）優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。,1、確定該原電池的正、負(fù)極，判斷電子的流動(dòng)路線及溶液中陰、陽離子移動(dòng)趨勢？ 2

5、、分析原電池的構(gòu)造，并寫出原電池中的兩個(gè)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。,交流研討,（4）電極反應(yīng)式： 負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）,正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）,電池總反應(yīng)方程式：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,（2）表示方法：Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極 電解質(zhì)溶液 正極,三.設(shè)計(jì)鹽橋式原電池,例1：Zn(s)+Fe2+(aq)=Zn2+(aq) +Fe(s) (1)裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出裝置圖； (2)注明原電池的正極和負(fù)極； (3)注明外電路中電子流向； (4)寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)。,例2；將

6、此反應(yīng)Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì)成鹽橋式原電池。并畫出裝置圖,化合價(jià)降低得2e-,Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,化合價(jià)升高失2e-,Cu,C,CuCl2,FeCl3,裝置圖,離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,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。,四、原電池的主要應(yīng)用：,5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象,(2)比較反應(yīng)速率,例2 ：,下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是

7、,粗鋅和 1mol/L 鹽酸；,B.,A.,純鋅和1mol/L 硫酸；,純鋅和18 mol/L 硫酸；,C.,粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。,D.,（ 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,(2),(1),(3),原電池原理應(yīng)用：,通常金屬的腐蝕的快慢類型：原電池的負(fù)極自然的腐蝕原電池的正極（保護(hù)）,Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag,化合價(jià)升高失2e-,化合價(jià)降低得2e-,電極：負(fù)極是Cu，正極可以是Ag或C等。,電極反應(yīng)式： 負(fù)極：Cu 2e- = Cu2+ 正極：2Ag+

8、+ 2e- = 2 Ag,電解液： Cu(NO3)2 、AgNO3,3、利用下面反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池選擇電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖。,(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,溶液的pH值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根據(jù)電極反應(yīng)：,正極：,負(fù)極：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+ 2eH2,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