选修四第四章第一节-原电池ppt课件.ppt
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1、选修选修4 4 第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原电池原电池研究化学能与电能相互转换的研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率装置、过程和效率的的科学科学电化学电化学电化学电化学电化学反电化学反应过程应过程(装置)(装置)产生电流的反应产生电流的反应(原电池)(原电池)借助电流而发生借助电流而发生的反应(电解池)的反应(电解池) 自发自发向外输送向外输送能量能量由外界输由外界输入的能量入的能量推动推动电化学应用广泛:电解、电镀、电冶金、电池制造电化学应用广泛:电解、电镀、电冶金、电池制造氧化反应氧化反应还原反应还原反应()()Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e- =Cu 硫酸
2、铜溶液硫酸铜溶液ZnCue-SO42-Cu2+AZn + Cu2+ = Zn2+ + Cu电子从锌片流出电子从锌片流出流入铜片流入铜片经外电路经外电路电流方向:正极电流方向:正极 负极负极 正极正极 外电路外电路内电路内电路负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+Cu2+ +2e-=Cu还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子,发生氧化反应子,发生氧化反应氧化剂氧化剂(Cu2+)在铜极在铜极上得到电子,发生上得到电子,发生还原反应还原反应电子从锌片流出电子从锌片流出流入铜片流入铜片经外电路经外电路Cu2+Zn2+SO42-电流方向电流方向 阳离子阳离子:移向正极移向正极 阴离子移向负极阴离子移向负极
3、电流方向:正极电流方向:正极 负极负极 正极正极 外电路外电路内电路内电路 硫酸铜溶液硫酸铜溶液原电池原理总结原电池原理总结1 1、电子转移方向:、电子转移方向: 。 电流方向:电流方向: 。2 2、离子移动方向:阳离子移向:、离子移动方向:阳离子移向: 。 阴离子移向:阴离子移向: 。3 3、导电情况:外电路:、导电情况:外电路: 。 内电路:内电路: 。4 4、原电池本质:、原电池本质: 。负极负极正极正极正极正极负极负极正极正极负极负极电子通过导线导电电子通过导线导电离子定向移动导电离子定向移动导电自发进行氧化还原反应自发进行氧化还原反应闭闭合合回回路路思考:思考:判断下列装置是否能形成
4、原电池?判断下列装置是否能形成原电池?ABCDEFCDE原电池的构成条件原电池的构成条件:v1.能自发进行氧化还原反应能自发进行氧化还原反应v2.两个活泼性不同的导体作电极两个活泼性不同的导体作电极v3.有电解质溶液有电解质溶液v4.形成闭合回路形成闭合回路1 1、锌铜原电池产生电流时,阳离子(、锌铜原电池产生电流时,阳离子( )A A、移向、移向Zn Zn 极,阴离子移向极,阴离子移向Cu Cu 极极B B、移向、移向Cu Cu 极,阴离子移向极,阴离子移向Zn Zn 极极C C、和阴离子都移向、和阴离子都移向ZnZn极极D D、和阴离子都移向、和阴离子都移向Cu Cu 极极B2 2、下列关
5、于原电池的叙述正确的是(、下列关于原电池的叙述正确的是( )A A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B B、原电池是将化学能转变为电能的装置、原电池是将化学能转变为电能的装置C C、原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原、原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原D D、原电池放电时,电流的方向是从负极到正极、原电池放电时,电流的方向是从负极到正极B3 3、在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是、在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是( () )A A4Fe(OH)4Fe(OH)2 2(s)(s)2H2H2 2O(l)O(l)O O2
6、2(g)=4Fe(OH)(g)=4Fe(OH)3 3B BCHCH3 3CHCH2 2OH(l)OH(l)3O3O2 2(g)2CO(g)2CO2 2(g)(g)3H3H2 2O(l)O(l)C CAl(OH)Al(OH)3 3(s)(s)NaOH(aq)=NaAlONaOH(aq)=NaAlO2 2(aq)(aq)2H2H2 2O OD DH H2 2(g)(g)ClCl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g)C C4 4、把把a a、b b、c c、d d四块金属浸泡在稀硫酸中,用导四块金属浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池若线两两相连可以组成各种原电池若a a、b
7、 b相连时,相连时,a a为负极;为负极;c c、d d相连时,相连时,c c为负极;为负极;a a、c c相连时,相连时,c c为为正极;正极;b b、d d相连时,相连时,b b为正极则这四种金属的活动为正极则这四种金属的活动性顺序由大到小为性顺序由大到小为( () )A Aa ab bc cd Bd Ba ac cd db b C Cc ca ab bd d D Db bd dc ca a B如何才能得到持续稳定的电流?CuSOCuSO4 4 溶液溶液两种原电池有何相同点和不同点?两种原电池有何相同点和不同点?盐桥:盐桥:装有装有KClKCl饱和溶液饱和溶液的琼脂,的琼脂,ClCl- -
8、和和K K+ +可以可以在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使溶液呈电中性。溶液呈电中性。半电池:半电池:包括包括电极材料电极材料和和电解质溶液电解质溶液,两个隔,两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。离的半电池通过盐桥连接起来。乙乙甲甲单单液液原原电电池池双双液液原原电电池池 分析:由于锌片与硫酸铜溶液直接接触,锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面,另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+,铜在锌片表面析出,锌片表面也构成了原电池,进一步加速铜在锌表面析出,致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后,不再构成原电池,也就没有电流产生。这
9、种原电池供电效率不高,且电流在短时间内就会衰减。SO42Zn2+eeSO42Cu2+K+CuZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl 盐桥的作用:(1)使整个装置构成通路, 代替两溶液直接接触。(2)平衡电荷。 使溶液呈电中性。两种原电池有何相同点和不同点?两种原电池有何相同点和不同点?盐桥:盐桥:装有装有KClKCl饱和溶液饱和溶液的琼脂,的琼脂,ClCl- -和和K K+ +可以可以在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使溶液呈电中性。溶液呈电中性。半电池:半电池:包括包括电极材料电极材料和和电
10、解质溶液电解质溶液,两个隔,两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。离的半电池通过盐桥连接起来。盐桥:盐桥:装有装有KClKCl饱和溶液饱和溶液的琼脂,的琼脂,ClCl- -和和K K+ +可以可以在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使在其中自由移动。连通内电路,平衡电荷,使溶液呈电中性。溶液呈电中性。半电池:半电池:包括包括电极材料电极材料和和电解质溶液电解质溶液,两个隔,两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。离的半电池通过盐桥连接起来。 盐桥的作用:(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
11、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。 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成的。取出盐桥,Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时,CuSO4则由于Cu2+变为Cu,使得SO42-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。ZnSOZnSO4 4溶液溶液 CuSOCuSO4 4溶液溶液负极(
12、锌片):负极(锌片): ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+ 2+ (氧化反应氧化反应)正极(铜片):正极(铜片): CuCu2+ 2+ +2e+2e- -=Cu =Cu (还原反应还原反应)电池反应电池反应(总化学方程式)(总化学方程式):Zn + CuZn + Cu2+2+ = Zn = Zn 2+ 2+ + Cu + Cu 电池符号电池符号: Zn Zn ZnSO ZnSO4 4 CuSOCuSO4 4 Cu Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池由两个半电池组成原电池的工作原理由两个半电池组成原电池的工作原理(1 1)把氧化反应和还原反应分开在不同区域
13、进行,再以适当)把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行,再以适当方式连接,可以获得电流。方式连接,可以获得电流。在这类电池中,用还原性较强的物质作为负极,负极向外电在这类电池中,用还原性较强的物质作为负极,负极向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作为正极,正极从外电路得路提供电子;用氧化性较强的物质作为正极,正极从外电路得到电子。到电子。在原电池的内部,两极浸在电解质溶液中,并在原电池的内部,两极浸在电解质溶液中,并通过阴阳离子通过阴阳离子的定向运动而形成内电路的定向运动而形成内电路。判断原电池正、负极的方法判断原电池正、负极的方法v由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断一般是活
14、泼的金属为负极一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极v根据电流方向或电解质溶液中离子的流向判断根据电流方向或电解质溶液中离子的流向判断电流是由正极流向负极;电子由负极流向正极电流是由正极流向负极;电子由负极流向正极离子阳离子向正极、阴离子向负极,同性相吸离子阳离子向正极、阴离子向负极,同性相吸v根据原电池两极发生的反应类型判断根据原电池两极发生的反应类型判断负极负极 失电子失电子 氧化反应氧化反应正极正极 得电子得电子 还原反应还原反应v根据实验现象判断根据实验现象判断负极:不断溶解,质量减少;负极:不断溶解,质量减少;正极:有气体产
15、生正极:有气体产生, ,或质量增加或不变或质量增加或不变原电池的设计原电池的设计活泼性不同活泼性不同 的两种金属。的两种金属。如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池,锌作负极,石墨棒作正极如锌锰干电池,锌作负极,石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池,铅版作负极,如铅蓄电池,铅版作负极,PbOPbO2 2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中,两根电极均可用如氢氧燃料电池中,两根电极均可用PtPt(电池的电极必须导电)(电池的电极必须导电)电解质溶液电解质溶液一般一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分
16、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 与与电电极材料具有相同的阳离子。极材料具有相同的阳离子。已知氧化还原反应已知氧化还原反应 Cu Cu 2FeCl2FeCl3 3 = 2FeCl= 2FeCl2 2 CuClCuCl2 2,利用这一反应设计一个原电池,画出示意图,利用这一反应设计一个原电池,画出示意图,标出电极材料,电解质溶液,写出电极反应式。标出电极材料,电解质溶液,写出电极反应式。CuCl2FeCl3ACuC正极:正极:负极负极:总反应:总反应:Cu2e - Cu2+2Fe3+2e-
17、 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+选修选修4 4 第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原电池原电池第二课时第二课时复习:复习:3. 两个电极相连插入电解质溶液中并两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路形成闭合电路;把化学能直接转化为电能的装置。把化学能直接转化为电能的装置。1 1. .有两块金属有两块金属( (或非金属或非金属) )导体作导体作电极电极; ; 2.2.电解质溶液电解质溶液二二. .构成原电池的基本条件构成原电池的基本条件:一一. .原电池原电池:4 4. .有可有可自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应。三三. .加入盐桥后由两个半电池组成的原电
18、池工作原理加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理:1. 用还原性较强的物质用还原性较强的物质(如:活泼金属如:活泼金属)作负极,向外电路提供作负极,向外电路提供电子;电子;用不用不活泼物质活泼物质作正极作正极,从外电路得到电子。,从外电路得到电子。2. 原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极,而氧原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极,而氧化剂从正极上得到电子,两极之间再通过化剂从正极上得到电子,两极之间再通过盐桥盐桥及原电池内部及原电池内部溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流构成有稳定电流的闭合回路。的闭合回路。特别提醒:
19、特别提醒:判断电极时,不能简单地根据金属的活泼性来判断,判断电极时,不能简单地根据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况,如:要看反应的具体情况,如:FeFe、CuCu和浓硝酸构成原电池时,和浓硝酸构成原电池时,CuCu等金属作负极,等金属作负极,FeFe作正极。作正极。AlAl在强碱性溶液中比在强碱性溶液中比MgMg更容易失去电子,所以更容易失去电子,所以AlAl、MgMg和强碱溶液构成原电池时,和强碱溶液构成原电池时,AlAl作负极,作负极,MgMg作正极;作正极;硫酸铜硫酸铜ZnFeA硫酸铜硫酸铜ZnCAFeCA硫酸铜硫酸铜-+-+-+1 1、铜锌原电池工作时,下列叙述正确的是、铜锌原电
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