原电池课件

[目标]：1.知识与技能:1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理2.会正确判断原电池的正极和负极。3.掌握原电池电极反应式的书写方法。2.过程与方法：1.从宏观和微观的角度理解电子的移动、阴阳离子的移动、氧化反应及还原反应的发生、电流的形成过程和原理2.进一步深化对化学能与电能相互转化的认识，了解从简单原电池发展到带盐桥原电池的过程的过程变化[重点]：会正确判断原电池的正极和负极[难点]：掌握原电池电极反应式的书写方法。第一节　原电池 H2SO4溶液ZnCuH2SO4CuZnAH2SO4溶液原电池1.锌片和铜片插入稀硫酸的现象是什么？2.锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象是什么？3.铜片为什么有气泡产生？4.如何检验证明是那种情况?5.电子流向如何？6.该装置实现了怎样的能量转化?思考 1.原电池：将化学能转化为电能的装置(1)探究原电池原理步骤现象1.将Zn片插入稀H2SO4Zn片上有气泡2.将Cu片插入稀H2SO4Cu片上无明显现象3.Zn片和Cu片平行并不接触插入稀H2SO4Zn片上有气泡，Cu片上无4.Zn片和Cu片用导线连接(中间接电流表)插入稀H2SO4Zn片溶解，Cu片上有气泡，电流表指针偏转Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑2e-原电池 [复习]：新课导入1Zn+Cu2+=Zn2++Cu将锌片放入CuCl2溶液中，在反应过程中转移的电子能否形成电流？为什么？ZnCuCl2溶液Cu附着在Zn表面，相当于短路，反应时有热量释放出来(化学能转变为热能)，但得不到电流。2e- 怎样才能使在氧化还原反应过程中转移的电子形成电流呢？ZnCuCl2溶液要使在氧化还原反应过程中转移的电子形成电流需构成原电池ZnCuCl2溶液Cue-[复习]：新课导入2 5)电子流动的方向如何？从哪里来到哪里去？3)什么样的反应就一定有电子的转移呢？4)电流流动的方向如何？6)硫酸溶液中的阴、阳离子应该怎样运动？1)电流计指针为什么会发生偏转？2)从能量变化的角度分析这是一种什么装置？想一想 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++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）阳离子原电池原理内电路外电路 1.实验探究形成原电池的条件 形成条件一活泼性不同的两个电极材料负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等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二电极材料需插进电解质溶液中 注意：前提必须有一个能够自发进行的氧化还原反应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 (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。实验探究形成原电池的条件下列装置中属于原电池的是 ABCDEFMNVXVVXXXV下列哪几个装置能形成原电池？实验探究形成原电池的条件 2.原电池反应原理 原电池反应原理①粒子流向电子：负极→正极电流：正极→负极溶液中阴离子→负极溶液中阳离子→正极②电极反应负极：氧化反应活泼金属失电子变阳离子正极：还原反应溶液中离子得电子总反应：负极金属与电解液的离子反应 氧化反应Zn－2e－＝Zn2＋电解质溶液失e－,沿导线传递，有电流产生还原反应2H＋＋2e－＝H2↑阴离子阳离子负极正极Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑(离子方程式）Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑（化学方程式）电极反应负极：正极：总反应：（氧化反应）（还原反应）锌——铜原电池原电池反应原理 3.盐桥 盐桥1)将热的琼脂溶液倒入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，用棉花都住管口即可。1.盐桥中一般装有含琼脂的KCl饱和溶液;2.琼脂的作用是防止管中溶液流出;3.K+和Cl-能在盐桥内自由移动。盐桥制法 SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－盐桥工作示意图 (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。盐桥盐桥的作用 1.盐桥的作用是什么？(2)构成闭合回路。2.能用导线代替盐桥吗？(1)平衡电荷；不能用导线代替盐桥。盐桥ZnSO4溶液CuSO4溶液-Zn+CuAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cue-→盐桥 3.改进后的原电池装置有什么优点？稀硫酸CuZnA盐桥ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA改进(1)避免了锌和氢离子直接接触，从而避免能量损失提高了电池效率，使电池可以提供稳定电流。盐桥 ZnSO4溶液ZnCu1.写出图中原电池的电极反应式及电池总反应方程式。负极：正极：电池总反应：CuSO4溶液Zn—2e-=Zn2+Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu练习 2.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练习 (1)避免了锌和氢离子直接接触，从而避免能量损失提高了电池效率，可以提供稳定电流；(2)不工作时，化学能不会自动释放。得到的启示：氧化剂和还原剂不直接接触也能发生化学反应1.双液原电池相比单液原电池的优点：2.盐桥的构成及作用：课堂小结桥中一般装有含琼脂的KCl饱和溶液；其作用为：(1)平衡电荷，(2)构成闭合回路。 4.原电池的正负极的判断方法 1.由组成原电池的电极材料判断一般负极－的金属正极－的金属或导体，以及某些金属氧化物可以理解成：与电解质溶液反应练习：Mg-Al-H2SO4中是正极，是负极Mg-Al-NaOH中是正极是负极MgAlAlMg活泼性强活泼性弱非金属负极原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断电子－－由流出，流入；电流－－由流出，流入。负极正极正极负极原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断负极－－电子，发生反应正极－－电子，发生反应失得氧化还原原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断阴离子－向极移动（负极带正电荷）阳离子－向极移动（正极带负电荷）负正原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断5.根据电极现象来判断负极－－；正极－－；牺牲、溶解增重、气泡原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向判断3.根据电极反应类型判断4.根据电解质溶液离子移动的方向判断5.根据电极现象来判断原电池正负极判断 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：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极原电池正负极判断 5.电极方程式书写 判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(√)⑤④(√)(√)电极方程式书写 ③2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑书写电极方程式方法确定负极材料和得电子的物质，确定正负极产物2、利用电荷守恒写出电极反应式Zn-Ag-稀硫酸原电池电极方程式书写 ⑤④负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4Zn-Cu-稀盐酸原电池Fe-Ag-CuSO4原电池电极方程式书写 判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。CuCFeCl3溶液负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+ACu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先写出总反应：即负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋根据化合价升降判断正负极简单原电池电极方程式的写法电极方程式书写 判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑练习 原电池电极反应式书写步骤和技巧 1.写总反应，找氧化剂和还原剂，以及结合电解质找氧化产物和还原产物。2.标化合价，写电子3.两守恒（电荷守恒和原子守恒）甲烷燃料正极：2O2+4H2O+8e-==8OH-负极：CH4+10OH-–8e-==CO32-+7H2O碱性介质：正极：O2+4H++4e-==2H2O负极：CH4–8e-+2H2O==CO2+8H+酸性介质：-4+40-2原电池电极反应式书写步骤和技巧 1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H＋＋2e＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e＝Zn2＋Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑练习 ⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑Fe－2e－＝Fe2＋Cu2＋＋2e－＝CuFe＋Cu2＋＝Fe2＋＋CuFe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4单线桥法:正负极在同一个电解质中。练习 ⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e－＝Zn2＋Cu2＋＋2e－＝CuZn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu或Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu双线桥法:正负极不在同一个电解质中。盐桥：饱和KCl溶液和琼脂胶冻(防止管中KCl溶液流出)。盐桥作用：提供定向移动的阴阳离子，沟通内电路。导线作用：传递电子，沟通外电路。双液原电池：能产生持续稳定的电流。练习 2、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；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定；B.保持平衡状态；C.铁圈向下倾斜；D.银圈向下倾斜；练习 6.电解质溶液和电极材料的选择 电解质溶液和电极材料的选择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。 7.原电池的主要应用 1.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。原电池的主要应用5.解释某些化学现象 (1)比较金属活动性强弱。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；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–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；（C）原电池的主要应用 (2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L盐酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D）原电池的主要应用 例4：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)(3)比较金属腐蚀的快慢原电池的主要应用 判断溶液pH值变化在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,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————mol,溶液的pH值变_________？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：y＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75答：……－0.015根据电极反应：正极：负极：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑得：2222.4xy0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——2e——H2↑大0.015原电池的主要应用 原电池原理的综合应用市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启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，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。4)木屑的作用是。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池的主要应用 格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的——这是她富有的标志；另一颗是不锈钢的——这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，自从车祸后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁……医生搅尽脑汁，格林太太的病情仍未好转……一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因。化学家发现了什么？请你当医生 请你当医生 8原电池的设计 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu原电池的设计 利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)GCuPtFeCl3溶液负极（Cu）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）(+)(-)盐桥CuCCuCl2溶液FeCl3溶液G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Pt1.电极的选择2.电解质溶液的选择原电池的设计 原电池设计思路：1)根据电池反应写出电极反应2)找出两电极材料3)选择电解质溶液4)形成闭合回路原电池的设计设计中需要关注的问题1.有一个自发进行的氧化还原反应2.要有电极材料3.电解质溶液4.组成闭合回路5.装置 D练习(A)正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是() 2.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；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜练习 3.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。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag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(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－=AgCu-2e－=Cu2＋负(Cu)正(Ag)练习