公开课_原电池.ppt

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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池张晓琴张晓琴一、原电池一、原电池 1、定义：、定义： 原电池是将原电池是将化学能化学能转变成转变成电能电能的装置的装置。 3、构成原电池的条件、构成原电池的条件2、组成、组成 电电极极 正极：不活泼正极：不活泼 负极：较活泼负极：较活泼 电解质溶液电解质溶液活动性不同的两个电极 两电极插入电解质溶液中 构成一个闭合的回路 自发并放出能量的氧化还原反应1.下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？典型例题：典型例题：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失失e，沿导线传递，有电流

2、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练一练：练一练： 如右图所示，组成的原电池：如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时： Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”） 极，其电极

3、反应为极，其电极反应为_， 该反应是该反应是_（填（填“氧化氧化”或或“还还 原原”，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溶液时：溶液时： 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+ + 2e - = Cu还原还

4、原1、根据电子流 动方向判断：2、根据两极 材料判断：负极：电子流出的一极负极：电子流出的一极正极：电子流入的一极正极：电子流入的一极负极：活泼性较强金属负极：活泼性较强金属正极：活泼型较弱金属或非金属正极：活泼型较弱金属或非金属特别提醒特别提醒 判断电极时，不能简单地依据金属的判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况。活动性顺序来判断，要看反应的具体情况。如：如：(1)Al在强碱溶液中比在强碱溶液中比Mg更易失电子，更易失电子，Al作作负极、负极、Mg作正极。作正极。(2)Fe、Al在浓在浓HNO3中钝化后，比中钝化后，比Cu更难更难失电子，失电子，Cu作负极、作

5、负极、Fe、Al作正极。作正极。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2讨论：讨论：（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。现象。 判断正负极：负极判断正负极：负极 、正极、正极 ；负极负极反应为反应为： 、正极反应、正极反应 为：为： 。电池反应。电池反应为：为： ；该装置；该装置将将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为则负极为 ，正极为，正极为 ；总反应方程为总反应方程为 。AlMg镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指 针发生偏转；针发

6、生偏转；MgAlMg2e=Mg2+2H+2e=H2化学化学电电Mg+H2SO4=MgSO4+H23、根据原电池里电解 质溶液内离子的定 向流动方向判断： 4、根据原电池两极发生反应来判断：阳离子移向正极阳离子移向正极阴离子移向负极阴离子移向负极负极：失电子，发生氧化反应负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应正极：得电子，发生还原反应 5、根据现 象判断： 负极：质量减少、溶解的一极负极：质量减少、溶解的一极正极：质量增加、放出气体的正极：质量增加、放出气体的 一极一极思考：思考：CuZn 下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不行，将如

7、何改进使其形成原电池？行，将如何改进使其形成原电池？ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液思考：思考：CuZn ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液 盐桥：在盐桥：在U形管中装满用饱和形管中装满用饱和KCl溶液溶液和琼胶作成的冻胶。和琼胶作成的冻胶。改进的装置：改进的装置：（书书71页实验页实验4-1）实验探究实验探究实验现象：实验现象：分析分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？生电流？盐桥在此的作用是什么？参考教材参考教材72页页 第三段第三段 有盐桥存在时电流计指有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过针发生偏转，即

8、有电流通过电路。电路。 取出盐桥，电流计指针取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流即回到零点，说明没有电流通过。通过。盐桥的作用：盐桥的作用：使使Cl-向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K+向铜盐方向铜盐方向移动，使向移动，使Zn盐和盐和Cu盐溶液一直保持电中性，盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从从而使电子不断从Zn极流向极流向Cu极，使电流持续极，使电流持续传导。传导。总反应：总反应：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu原电池的氧化反应和还原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极原反应分别在两个电极上进行，与原电池装置上进行，与原电池装置本质上本质上是完全相同的。是完全相同的。 由盐

9、桥连接的两由盐桥连接的两溶液保持溶液保持电中性电中性，两个烧杯中的溶液两个烧杯中的溶液连成一个通路。连成一个通路。 导线的作用是传导线的作用是传递电子，沟通外电递电子，沟通外电路。而盐桥的作用路。而盐桥的作用则是沟通内电路。则是沟通内电路。装置构成：装置构成：两个半电池组成两个半电池组成（1 1）盐桥的成分：饱和的）盐桥的成分：饱和的KClKCl溶液和琼脂制溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 （2 2）盐桥的作用：）盐桥的作用： 可使由它连接的两溶液保持电中性。可使由它连接的两溶液保持电中性。 （解释：锌盐溶液会由于锌溶解成为（解释：锌

10、盐溶液会由于锌溶解成为ZnZn2+2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了CuCu2+2+而带上了负电。）而带上了负电。） 保障整个电路闭合，维持反应进行。保障整个电路闭合，维持反应进行。 转移离子，沟通内电路。转移离子，沟通内电路。认识盐桥：认识盐桥：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？相同点：都利用了氧化还原反应原理，都有导电性不相同点：都利用了氧化还原反应原理，都有导电性不同的两个电极同的两个电极;都能产生电流；外电路均是电子的定向都能产生电流；外电路均是电子的定向移动，内电路均是离子的定向移动。移动，内电路均是离子的定

11、向移动。不同点：不同点：1、两个半反应在同一区域进行、两个半反应在同一区域进行, 电流不稳定电流不稳定.2、两个半反应在不同区域进行、两个半反应在不同区域进行, 中间用盐桥中间用盐桥 连接连接, 电流持续、稳定电流持续、稳定. 铝片铝片铜片铜片 在一在一 瓣橘子上相隔瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片分别插一小铜片和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接触耳机的两极，试试能否听到触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎嘎嘎”声。能声。能够从耳机中听到够从耳机中听到“嘎嘎嘎嘎”声，说明了什么？用声，说明了什么？用其他金属、水果、液体再试一试。其他金属、水果、液体再试

12、一试。 判断右边原电池的正、负极，并写出电极判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。反应式。 Cu Cu C CFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极： CuCu 失电子失电子 CuCu - - 2e2e- - = = CuCu2+2+正极：正极： FeFe3+3+得电子得电子 2Fe2Fe3+3+ + + 2e2e- - = = 2Fe2Fe2+2+A ACu+2FeClCu+2FeCl3 3 =CuCl =CuCl2 2 +2FeCl +2FeCl2 2先写出总反应：先写出总反应：即即 负极与电解质溶液反应负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：拆成离子方程式：CuCu + + 2Fe2

13、Fe3 3 = = CuCu2 2 + + 2Fe2Fe2 2根据化合价升降判断正负极根据化合价升降判断正负极四、电极方程式的书写四、电极方程式的书写1.简单原电池电极方程式的写法简单原电池电极方程式的写法3.3.复杂原电池电极方程式的书写复杂原电池电极方程式的书写（1 1）方法点拨：写电极方程式的时候，要根）方法点拨：写电极方程式的时候，要根据据“得电子显负电；失电子显正电得电子显负电；失电子显正电”的原则，的原则，利用利用“电荷守恒电荷守恒”，通过巧用，通过巧用H H、OHOH和水和水写出电极方程式。写出电极方程式。（2 2）一般先写出简单一极的反应式，再用总）一般先写出简单一极的反应式，

14、再用总反应式做差得出另一极的反应式。反应式做差得出另一极的反应式。（3 3）两极同时书写时注意使两极电子得失相）两极同时书写时注意使两极电子得失相等。等。请写出请写出右边原电池的右边原电池的电极电极方程式。方程式。总反应方程式：总反应方程式：负极：负极：AlAl，失，失 Al3+ Mg AlNaOHNaOH溶液溶液A拆成离子方程式：拆成离子方程式：2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2根据化合价升降判断正负极根据化合价升降判断正负极2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2五、原电池的设计五、原电池的设计活泼性不同的两种金属。活泼性不同的两种金属

15、。如锌铜原电池，锌作如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极负极，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，石如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极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，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可如氢氧燃料电池中，两根电极均可用用Pt（电池的电极必须导电（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两个烧杯中的电解质溶液应

16、 与与电极材料具有相电极材料具有相同的阳离子同的阳离子。请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：练一练练一练若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。什么？试画出原电池的装置简图。例例 依据氧化还原反应：依据

17、氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。盐桥盐桥XYACuSO4溶液溶液电流计电流计Ag请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是_；电解质溶液电解质溶液Y是是_；(2)银电极为电池的银电极为电池的_极，极，发生的电极反应为发生的电极反应为_X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电极流向_电极。电极。铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age = AgCu -2e = Cu2负负(Cu)正正(Ag)利用反应利用反应Zn+2FeCl3=

18、2FeCl2+ZnCl2 ，设计，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐一个单液原电池，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。桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 强调：原电池的强调：原电池的设计设计 2.加快氧化还原反应速率，如实验室用粗锌加快氧化还原反应速率，如实验室用粗锌 与硫酸反应制

19、取氢气；与硫酸反应制取氢气；3.比较金属活动性强弱；比较金属活动性强弱；4.金属防护，即将金属作为原电池的正极而受金属防护，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。到保护。如在铁器表面镀锌。六、原电池原理的主要应用：六、原电池原理的主要应用：1.利用原电池原理设计化学电池；利用原电池原理设计化学电池；ABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn 电解电解质溶液质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl原电池原理应用：原电池原理应用：（1）设计原电池）设计原电池(2)加快氧化还原反应反应速率加快氧化还原反应反应速率例例2 ：下列制氢气的反应速率最快的是（下列制氢气的反应

20、速率最快的是（ ）纯铁和纯铁和 1mol/L 硝酸；硝酸；B.A.纯铁和纯铁和1mol/L 硫酸；硫酸；纯铁和纯铁和18 mol/L 硫酸硫酸；C.纯铁和纯铁和1mol/L 硫酸的反硫酸的反应中加入几滴应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D. D 原电池原理应用：原电池原理应用：(3)比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱例例3、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活 泼性强的是泼性强的是( )C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；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，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有乙溶解，甲上有H2

21、气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，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；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；C原电池原理应用：原电池原理应用：1.1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )( )A.MgA.Mg B.FeB.Fe C.AlC.Al D.CuD.Cu2.2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的解质溶液的 pH( )pH( )A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变

22、小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C练一练：练一练：3.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产极上产生大量气泡，生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线、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；小心的向烧杯将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是( )D A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B. 保持平衡状态保持平衡状态C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜