化學2017年高考總復習原電池.ppt

1、第四章 電化學基礎,第一節(jié) 原 電 池,會理縣實驗中學 王宗菊,1.,本節(jié)要點,構(gòu)成原電池的條件？,3.,原電池的工作原理？,什么是原電池？,4.,原電池的正負極和電子流向如何判斷？,2.,閱讀材料 1780年意大利著名生物學家伽伐尼。解剖青蛙時，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。伽伐尼做了如下實驗： 實驗1: 用一枝銅鉤插入死青蛙的脊髓中，再掛在鐵欄桿上，當青蛙腿碰到鐵欄桿時，就發(fā)生顫抖。 實驗2:將青蛙放到銅制的解剖盤里，當解剖刀接觸蛙腿時，蛙腿發(fā)生抽搐. 他根據(jù)實驗得出：青蛙自身肌肉和神經(jīng)里的“生物電”是導致抽搐的原因。1791年，伽伐尼發(fā)表了論肌肉中的生物電論文，引起廣泛關注。,善于質(zhì)疑的意

2、大利物理學家伏打，提出了疑問：為什么只有青蛙腿和銅器或鐵器接觸時才發(fā)生抽搐？他做了如下實驗： 實驗1:將青蛙腿放在銅盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿抽搐. 實驗2:將青蛙腿放在木盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿不動. 伏打用實驗推翻了伽伐尼的結(jié)論，認為要有兩種活潑性不同的金屬同時接觸蛙腿，蛙腿才會抽搐。,由此,伏打加以研究,于1799年發(fā)明了世界上 第一個電池伏打電池即原電池,伏打?qū)ι镫娪^點的質(zhì)疑 （Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打電堆模型。,伏打電池是 實用電池的開端。,實驗探究,請根據(jù)反應： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 分析該反應氧化劑、還原劑及電子轉(zhuǎn)移情

3、況和現(xiàn)象及反應快慢。,CuSO4,一、原電池的工作原理,氧化還原反應（本質(zhì)：反應物之間有電子轉(zhuǎn)移）,結(jié)論把氧化反應和還原反應分開在不同的區(qū)域進行，再以適當?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？兩個電極上及溶液都有什么現(xiàn)象？換成H2SO4現(xiàn)象又如何？,該裝置是否構(gòu)成原電池？電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？銅電極上有什么現(xiàn)象？,實驗探究1,實驗探究2,指針偏轉(zhuǎn)，鋅片逐漸溶解，銅片質(zhì)量增加， 溶液顏色變淺速度較快。,是原電池，指針不偏轉(zhuǎn)，銅極增重。,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成條件一： 活潑性不同的兩個電極,負極：較活潑的金屬。（一定嗎？） 正極：較不活潑的金屬、石墨等,判斷

4、下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？,形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；,形成條件三：必須形成閉合回路,（可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,氧化反應,Zn-2e=Zn2+,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液,失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生,還原反應,Cu2+2e- =Cu,陰離子,陽離子,總反應：,負極,正極,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(離子方程式）,（化學方程式）,電極反應,正極：,負極：,（氧化反應）,（還原反應）,陽離子,原 電 池 原 理,外電路,內(nèi)電路,回顧舊知1、原電池 的裝置。原電池反應的本質(zhì)是發(fā)

5、生_ _反應。2、原電池的構(gòu)成條件：3、原電池正、負極規(guī)律 負極電子 的極。通常是活潑性 的金屬，發(fā)生 反應正極電子 的極。通常是活潑性 的金屬或非金屬導體，發(fā)生 反應,流出,較強,氧化,流入,較弱,還原,有兩種活潑性不同的金屬（或其中一種為非金屬導體） 電解質(zhì)溶液 構(gòu)成閉合回路 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應,將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?氧化還原,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？指針穩(wěn)定嗎？兩個電極上都有什么現(xiàn)象？效率高嗎？,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。放電時間短效率低，兩個電極上都有紅色物質(zhì)生成,思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？將鋅片與銅片隔離。,分析： 由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面

6、也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。,硫酸鋅溶液,硫酸銅溶液,為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設計如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？,鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液,此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長時間放電,工作原理,外電路：Zn失去電子沿導線通過電流表進入 銅片 內(nèi)電路： Zn原子失去電子成為Zn2+進入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而帶正電，鹽橋中的Cl會移向ZnSO4溶液；同時Cu2+獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使CuSO4溶液因SO42相對增加而帶負電，鹽橋中的K+移

7、向CuSO4溶液，從而形成閉合回路。,將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,1.組成兩個半電池左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應 與電極材料具有相同的陽離子。,鹽橋的作用,讓溶液始終保持電中性 代替兩溶液直接接觸使兩個燒杯中的 溶液連成一個通路,鹽橋：飽和 KCl 溶液(以瓊 膠制作成凍膠),原電池,二、電極反應式的判斷和書寫,（1）. 原電池兩極的判斷：若給出裝置則與電解液反應的一極為負極，若給出總反應方程式則分析反應中有關物質(zhì)元素化合價的變化，確定原電池的正極和負極。 （2）書寫電極反應時，要將總化學反應與正、負極反應聯(lián)系在一起考慮，它們具有加和性： 化學反應方程式=正極反應方程式+負極反應方程式。 （3）

8、. 在原電池反應中，必須遵循得失電子守恒。 （4）. 介質(zhì)參與電極反應的原則：原電池的兩極反應若均在一定介質(zhì)中進行，介質(zhì)常常參與電極反應。在酸性介質(zhì)中，H+可能反應，在堿性介質(zhì)中，OH可能反應。,判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電極反應式。,Cu C,FeCl3溶液,負極： Cu 失電子 Cu - 2e- = Cu2+ 正極： Fe3+得電子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2,先寫出總反應：即 負極與電解質(zhì)溶液反應,拆成離子方程式：,Cu + 2Fe3 = Cu2 + 2Fe2,根據(jù)化合價升降判斷正負極,1.簡單原電池電極方程式的寫法,請

9、寫出右邊原電池的電極方程式。,總反應方程式：電極與電解液反應的方程式,負極：Al，失e- 2Al - 6e 2Al3+,2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O,負極總反應： 2Al +8OH- 6e 2AlO2- + 4H2O,正極：總反應負極反應,6H2O 6e 6OH 3H2,拆成離子方程式：,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,根據(jù)化合價升降判斷正負極,2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,2.燃料電池電極方程式的寫法 總反應： 實際上就是燃料的完全燃燒。 負極（通入燃料）： 為燃料失去電子的氧化反應， 正極（通入

10、氧化劑）： 為氧化劑得到電子的還原反應。 以Pt為電極，電解質(zhì)溶液為 KOH溶液的氫氧燃料電池為例,負極總反應: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正極: 總反應負極反應,總反應：2H2+ O22H2O,負極: H2 失e,4H+ + 4OH- 4H2O,2H2 - 4e- 4 H,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,三、原電池的設計,（一）負極參與的電池： 活潑性不同 的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極 金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極 金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負極，PbO2作正極 （二）兩極均不參與電池： 惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根

11、電極均可用Pt,（電池的電極必須導電）,電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應 與電極材料具有相同的陽離子。,請根據(jù)氧化還原反應 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 設計成原電池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活潑的金屬或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Fe2(SO4 )3、FeCl3等,負極： 正極： 電解質(zhì)溶液：,練一練,若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。,1.利用原電池原理設計新型化學電池；,2.改變化學反應速率，如

12、實驗室用粗鋅與硫酸反應制取氫氣；,3.進行金屬活動性強弱比較；,4.電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。,四、原電池的主要應用：,5.解釋某些化學現(xiàn)象,(1)比較金屬活動性強弱。,例1：,下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是,C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；,A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2氣放出；,B.在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多；,D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；,（C）,原電池原理應用：,(2)比較反應速率,例2 ：,下列制氫氣的反應速率最快的是,粗鋅和 1mol/L 鹽酸；,B.,A.,純鋅和1mol/

13、L 硫酸；,純鋅和18 mol/L 硫酸；,C.,粗鋅和1mol/L 硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。,D.,（ D ）,原電池原理應用：,例4：,下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速 率由慢到快的順序是,(4),(2),(1),(3),(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 , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導線的電子為 mol,溶液的pH值變_？（溶液體積變化忽略不計）,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：,正極：,負極：,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,原電池原理應用：,(5)原電池原理的綜合應用,例6：市