原电池-高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 .pptx

练习1.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是()AH2O(l)CaO(s)=Ca(OH)2(s)BBa(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH3H2O8H2OC2KClO3=2KCl3O2DCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)MnOMnO2 2D练习2氧化反应和还原反应分别在两个电极上自发进行时，便能构成原电池。下列氧化还原反应中，在一定条件下不能构成原电池的是()A2FeCl2Cl2=2FeCl3 BZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag CNa2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O D2H2O2=2H2OC第一节第一节 原电池原电池第第 四四 章章 化化学学反反应应与与 电电 能能一、原电池的工作一、原电池的工作原理原理（知识回顾）（知识回顾）（一（一）概念：将化学能转化将化学能转化为为电能的电能的装置装置叫做原电池。叫做原电池。注意：原电池中的化学能并非全部转化为电能，有一部分转化成热能等其他形式的能量。（二（二）实质：）实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。（三）形成（三）形成条件条件活泼性不同的两极电解质溶液形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液中）自发的氧化还原反应（本质条件）（四）原电池工作原理（四）原电池工作原理(单液原电池)Cu2Cu2SO42Cu2Cu2SO42Cu2CuSO4溶液A锌锌e e铜铜ZnZn2 2+外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极SO42SO42Cu2e ee ee ee ee e总反应：总反应：ZnCu2+Zn2+Cu还原反应Cu2+2e=Cu氧化反应Zn 2e=Zn2 CuCu2练习1、如图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：卡片上的描述合理的是()A B C DBZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu？改进改进电解质溶液A硫酸铜 CuZnA提出问题：1、两个烧杯中分别盛放什么试剂？2、如何构成闭合回路？讨论:电流不断衰减的原因?锌与硫酸铜溶液直接接触反应思考：如何改进？将锌与硫酸铜溶液分开二、关于二、关于原电池的进一步探究原电池的进一步探究【实验4-1】如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥观察电流表的指针有何变化。现象：刚开始锌片逐渐溶解，铜片表面有红色固体生成，电流表指针发生偏转；一段时间后，锌片表面也有铜析出，电流表读数不断减小；时间稍长锌片表面逐渐被铜覆盖。电流很快减弱。溶液温度升高。图4-1锌铜原电池装置（双液原电池）CuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液A（1）锌铜原电池工作时，电子由锌片沿导线移向铜片；溶液中的K+、Cu2+向Cu极 移动，Cl-、SO42-向Zn极移动。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。思考与讨论（1）图4-1所示的锌铜原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？（2）锌铜原电池可看作由两个半电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。？（2）负极：Zn2e-=Zn2+正极：Cu2+2e-=Cu 总反应：ZnCu2+=Zn2+Cu1、如何制盐桥？盐桥制法盐桥制法：将将将将热的琼胶溶液倒入热的琼胶溶液倒入热的琼胶溶液倒入热的琼胶溶液倒入U U形管中形管中形管中形管中(注意不要产生裂注意不要产生裂注意不要产生裂注意不要产生裂隙隙隙隙)，将冷却后的，将冷却后的，将冷却后的，将冷却后的U U形管浸泡在形管浸泡在形管浸泡在形管浸泡在KClKCl的饱和溶液中即可的饱和溶液中即可的饱和溶液中即可的饱和溶液中即可（或饱和NH4NO3溶液、KNO3的饱和溶液)。选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近，且不与电池中溶液发生化学反应。琼胶也称琼脂，是一种从海洋植物提取出来的胶体。琼胶的作用可以防止KCl溶液直接流出来。2、原电池中的盐桥起什么作用？a.使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。(离子通路）b.平衡两侧的电荷，K K+正极，正极，ClCl-负极负极 ,使原电池不断产生电流。3、优点：隔离氧化剂和还原剂，不同区域实现电子定向移动，产生持续、稳定的电流。练习2、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：AgeAg 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A BC DAgCuCu(NO3)2溶液AgNO3溶液盐桥CD练习3.下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（）A.b极是电池的正极B.甲烧杯中K经盐桥流向乙烧杯C.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小D.电池的总反应离子方程式为：MnO45Fe28HMn25Fe34H2O石墨石墨甲乙盐桥abKMnO4、MnSO4、H2SO4溶液Fe2(SO4)3、FeSO4溶液练习4、如图是某同学设计的原电池装置：(1)电极上发生_(填反应类型)，作_(填电极名称)。(2)电极的电极反应式为_。(3)该原电池的总反应式为_。(4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_。还原反应正极Cu2e=Cu22Fe3Cu=Cu22Fe2形成闭合回路、平衡电荷(答案合理即可)1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过CuSO4溶液ZnZnCuCuZnSO4溶液A高中常见的三种离子交换膜：3、质子交换膜：只允许H通过2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过拓展延伸：隔膜型原电池阳离阳离子交子交换膜换膜16练习4.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()AZn作为原电池的负极发生还原反应B电子从锌片经电解质溶液流向铜片C电池工作一段时间后，乙池的溶液质量增大D电池工作一段时间后，甲池的c(Zn2)增大C1、注明原电池组成。2、标明氧化反应和还原反应发生区域。3、标明电子的运动方向和阴阳离子的迁移方向。实验和绘制要求：思考与讨论：请同学们根据双液原电池装置和膜电池装置 绘制原电池工作原理的示意图。A电流表ee发生氧化反应发生还原反应隔膜或盐桥负极正极离子导体阳离子迁移方向阴离子迁移方向1加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率_。三、原电池原理的应用加快2比较金属活动性强弱3用于金属的防护如要保护一个铁闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的_，铁闸门作_。负极正极4设计化学电池例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别写出作原电池负极和正极电极反应式：负极：_正极：_Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(2)确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作_【如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极】。负极的电极材料活泼性一般要比正极材料活泼。本例中可用_作负极，用_作正极。负极铜棒铂丝或碳棒(3)确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用_溶液作电解液。FeCl3特别提醒：设计原电池时,若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,通常加入强碱或强酸。如燃料电池,水中一般要加入KOH或H2SO4。(4)构成闭合回路：将电极用导线连接,使之构成闭合回路。【深度拓展】1、原电池中的几个方向原电池工作时形成外电路与内电路，外电路通过电子的定向移动形成电流，内电流通过离子的定向移动形成电流。（1）电子流向：原电池中电子由负极流出，经导线流向正极；两极转移电子数相等。（2）电流方向：电流方向与电子流向恰好相反，即由正极经导线流向负极。（3）离子移动方向：溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。2 2、原电池、原电池正、负极判断方法正、负极判断方法模模 型型 完完 善善失失e-还原剂还原剂氧化产物氧化产物得得e-氧化剂氧化剂还原产物还原产物阴离子阴离子e-阳离子阳离子原理维度原理维度装置维度装置维度负极材料负极材料（失电子场所）（失电子场所）正极材料正极材料（得电子场所）（得电子场所）电子导体电子导体离子导体离子导体电电极极反反应应电极反应物电极反应物微观过程微观过程电极产物电极产物宏观现象宏观现象构成原电池的二维四要素