届高三第一轮复习——原电池PPT课件.ppt
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1、【理综考试说明要求】【理综考试说明要求】1、理解原电池和电解池的工作原理,能、理解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。了解常写出电极反应和电池反应方程式。了解常见的化学电源及其工作原理见的化学电源及其工作原理2、理解金属发生电化学腐蚀的原因,了、理解金属发生电化学腐蚀的原因,了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。 下列哪些反应可能成为原电池反应?下列哪些反应可能成为原电池反应?MnO2 +4HCl = MnCl2 + Cl2+ 2H2O2CH3OH + 3O2 = 2CO2+ 4H2O2NH4HSO4 + 2NaOH = (NH4)
2、2SO4 + Na2SO4+ 2H2O为什么为什么?原电池反应的基础是氧化还原反应,故从理论原电池反应的基础是氧化还原反应,故从理论上说任何一个自发进行的氧化还原反应因都会上说任何一个自发进行的氧化还原反应因都会有电子转移的存在,都可能成为原电池反应有电子转移的存在,都可能成为原电池反应1 1、概念:原电池是、概念:原电池是_的装置。的装置。 原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应例:例:如右图所示,组成的原电池:如右图所示,组成的原电池:(1)当电解质溶液为)当电解质溶液为稀稀H2SO4时:时:Zn电极是电极是_(填(填
3、“正正”或或“负负”)极,)极,其电极反应为其电极反应为_,该反应,该反应是是_(填(填“氧化氧化”或或“还原还原”,下同)反应;,下同)反应;Cu电极是电极是_极,其电极反应为极,其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。(2)当电解质溶液为)当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液溶液时:时: Zn电极电极是是_极,其电极反应为极,其电极反应为_,该反应是该反应是_反应;反应;Cu电极是电极是_极,极,其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.负负Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2还原还原负负Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+
4、+ 2e - = Cu还原还原一、原电池一、原电池CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用2、原电池工作原理、原电池工作原理氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液盐桥盐桥失失e,沿导线传递,有电流产生,沿导线传递,有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应:总反应:负极负极正极正极 Cu2+2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式)离子方程式)(化学方程式)(化学方程
5、式)电极反应电极反应正极:正极:负极:负极:(氧化反应)(氧化反应)(还原反应)(还原反应)阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路3、原电池的形成条件:、原电池的形成条件: 两极一液一连线两极一液一连线 (1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属单质)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。或金属氧化物)作电极。 (2)电极材料均插入电解质溶液中。)电极材料均插入电解质溶液中。 (3)两极相连形成闭合电路。)两极相连形成闭合电路。 (4)内部条件:)内部条件:能自发进行氧化还原反应。能自发进行氧化还原反应。 下列哪些装置能构成原电池?下列哪些装置能构成原电池?如果要使此
6、装置如果要使此装置成为原电池,可成为原电池,可以作如何改进?以作如何改进? 4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法(1)根据两极材料的活性判断:)根据两极材料的活性判断: (2)根据电极发生的本质来判断:)根据电极发生的本质来判断: (3)根据电子、离子的流向或电流的方向)根据电子、离子的流向或电流的方向 判断:判断: (4)根据两极发生的现象判断:)根据两极发生的现象判断: 4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断(根据电子流动(根据电子流动方向方向)电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极
7、材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后,有气泡冒出的电极为正极工作后,有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极宏观判断宏观判断:根据电极材料根据电极材料根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反应根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出:根据电极有气泡冒出:负极负极正极正极造成的主要原因造成的主要原因:由于在铜极上很快就聚集了许多氢气:由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡,把铜极跟稀硫酸逐渐隔开,这样就增加了电池的内
8、泡,把铜极跟稀硫酸逐渐隔开,这样就增加了电池的内阻,使电流不能畅通。这种作用称为阻,使电流不能畅通。这种作用称为极化作用极化作用。二、对原电二、对原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究 ?提出问题:?提出问题: 右图是我们在必修右图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池,如果用它做电源,片置于稀硫酸的原电池,如果用它做电源,不但效率低,而且时间稍长电流就很快减弱,不但效率低,而且时间稍长电流就很快减弱,因此不适合实际应用。因此不适合实际应用。这是什么原因造成的这是什么原因造成的呢?有没有什么改进措施?呢?有没有什么改进措施?盐桥的作用是什么?盐桥
9、的作用是什么? 使使Cl-向锌盐方向移动,向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动,向铜盐方向移动,使使Zn盐和盐和Cu盐溶液一盐溶液一直保持电中性,从而使直保持电中性,从而使电子不断从电子不断从Zn极流向极流向Cu极。氧化还原反应极。氧化还原反应得以继续进行。得以继续进行。盐桥:在盐桥:在U U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KClKCl溶液和琼胶作成的冻胶。溶液和琼胶作成的冻胶。导线导线的作用是传递的作用是传递电子电子,沟通,沟通外电路外电路。而而盐桥盐桥的作用则是通过的作用则是通过离子离子的传递而沟通的传递而沟通内电路内电路盐桥的作用:盐桥的作用:(1 1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接
10、触)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。得出结论得出结论 由于盐桥(如由于盐桥(如KClKCl)的存在,其中阴离子)的存在,其中阴离子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液扩溶液扩散和迁移,阳离子散和迁移,阳离子K K+ +则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移,分别中和过剩的溶液扩散和迁移,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锌片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉淀下来。几乎完全沉淀下来。若电解若电解质溶液与质溶液与KClKCl溶
11、液反应产生沉淀,可用溶液反应产生沉淀,可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。(2 2)平衡电荷。)平衡电荷。 在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是靠离子迁移完靠离子迁移完成成的。的。取出盐桥,取出盐桥,ZnZn失去电子形成的失去电子形成的ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液,溶液,ZnSOZnSO4 4溶溶液因液因ZnZn2+2+增多而带正电荷。同时,增多而带正电荷。同时,CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+2+ 变为变为Cu Cu ,使得,使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负电荷。溶液
12、不保持电中性,这两种因素均会阻相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性,这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。XYA 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu和如下装置设计一和如下装置设计一个原电池,写出电极反应。个原电池,写出电极反应。CuFeFeSO41 1、将盐桥改为金属导、将盐桥改为金属导线,该原电池是否也线,该原电池是否也能正常工作?能正常工作?BCuSO42 2、将两极片都同时、将两极片都同时改作惰性电极(碳改作惰性电极(碳棒),则能否有一个棒),则能否有一个可以正常工作的原电可以正常工作的原电池?池?因为原电池的电极材因为原电池的
13、电极材料本身可以不参加反料本身可以不参加反应,而只起到应,而只起到导电导电和和做做载体载体的作用。的作用。 原电池的电极反应规律 负极:M - ne- = Mn+ (活泼金属失去电子,被氧化,被溶解,被腐蚀) 正极: 1)2H+ + 2e- = H2(酸性溶液) 2) Mn+ + ne- = M (不活泼金属的盐溶液) 3)2H2O + O2 + 4e- = 4OH- (中性、弱酸性条件下的吸氧腐蚀) (10年高考)23.铜锌原电池(如图9)工作时,下列叙述正确的是 A.正极反应为:Zn -2e- =Zn2+ B.电池反映为:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu C.在外电路中,电子从负
14、极流向正极 D.盐桥中的K+ 移向ZnSO4溶液学与问学与问在日常生活和学习中,你用过哪些电池,你知在日常生活和学习中,你用过哪些电池,你知道电池的其它应用吗?道电池的其它应用吗? 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置能通过热能转换器转变为电能的装置知识点知识点1:化学电池:化学电池1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一次电池又称不可充电电池
15、一次电池又称不可充电电池如:干电池如:干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:能量转换效率高,供能稳定可靠。能量转换效率高,供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组,使用方便。和电池组,使用方便。易维护,可在各种环境下工作。易维护,可在各种环境下工作。比能量比能量 符号符号(Ah/kg),(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率符号是符号是W/kg,W/L)指电池单位质
16、量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各各类类电电池池知识点知识点2:各类电池:各类电池1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池)普通锌锰电池)干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极,位于中央的顶盖有负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液,和淀粉作电解质溶液,还还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2
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