《原电池原理及应用》PPT课件.ppt

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1、第四节第四节 原电池原理及其应用原电池原理及其应用一、原电池一、原电池二、化学电源二、化学电源1.原电池的原理原电池的原理2.原电池的形成条件原电池的形成条件3.应用练习应用练习 Zn +2 H+=Zn2+H2失去失去2e2e-得到得到2e2e-温故求新温故求新电能电能 如果我们设法如果我们设法使氧化还原反应转移使氧化还原反应转移的电子作的电子作定向定向移动移动，产生电流，那么就，产生电流，那么就能实现能实现化学能化学能向向 的转化。的转化。智慧的火花智慧的火花ZnZn片片片片稀硫酸稀硫酸实验探究：实验探究：这种把化学能转变为电能的装置叫做这种把化学能转变为电能的装置叫做 原电池原电池 稀硫酸

2、稀硫酸稀硫酸稀硫酸CuCu片片片片稀硫酸稀硫酸ZnZn片片片片CuCu片片片片ZnZn片片片片CuCu片片片片稀硫酸稀硫酸CuZnH+SO42-H+工作原理工作原理锌片锌片:Zn 2e-=Zn2+铜片铜片:2H+2e-=H2(氧化反应）氧化反应）(还原反应）还原反应）（正极）（正极）（负极）（负极）电子锌片经导线流向铜片，锌片溶解。电子锌片经导线流向铜片，锌片溶解。铜片上冒气泡。铜片上冒气泡。装置中电子定向移动，形成电流，装置中电子定向移动，形成电流，实现了化学能向电能转化。实现了化学能向电能转化。这种把化学能转化为电能这种把化学能转化为电能的装置叫做的装置叫做原电池。原电池。总反应方程式总反

3、应方程式：Zn +2H+=Zn2+H2实验探讨实验探讨:原电池的形成条件和原理原电池的形成条件和原理1.哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成原电池？2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？3.电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？稀稀H2SO4FeCu(C)(A)(B)(D)CuSO4稀稀H2SO4ZnCZnCu稀稀H2SO4ZnCu1.哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成原电池？2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？3.电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？稀稀H2SO4FeCu(A

4、)铁片铁片:Fe 2e-=Fe2+铜片铜片:2H+2e-=H2(氧化反应）氧化反应）(还原反应）还原反应）（正极）（正极）（负极）（负极）铁片溶解。铁片溶解。铜片上冒气泡。铜片上冒气泡。电子由铁片经导线流向铜片。电子由铁片经导线流向铜片。实验探讨实验探讨:原电池的形成条件和原理原电池的形成条件和原理 Fe +2H+=Fe2+H2实验探讨实验探讨:原电池的形成条件和原理原电池的形成条件和原理1.哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成原电池？2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？3.电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？稀稀H2SO4ZnC(B

5、)锌片锌片:Zn 2e-=Zn2+石墨棒石墨棒:2H+2e-=H2(氧化反应）氧化反应）(还原反应）还原反应）（正极）（正极）（负极）（负极）锌片溶解。锌片溶解。石墨棒上冒气泡。石墨棒上冒气泡。电子由锌片经导线流向石墨棒。电子由锌片经导线流向石墨棒。Zn+2H+=Zn 2+H21.哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成原电池？2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？3.电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？ZnCu(C)锌片锌片:Zn 2e-=Zn2+铜片铜片:Cu 2+2e-=Cu(氧化反应）氧化反应）(还原反应）还原反应）（正极）（正极）

6、（负极）（负极）锌片溶解。锌片溶解。铜片上有铜析出，质量增加。铜片上有铜析出，质量增加。电子由锌片经导线流向铜片。电子由锌片经导线流向铜片。CuSO4实验探讨实验探讨:原电池的形成条件和原理原电池的形成条件和原理Zn+Cu 2+=Zn 2+Cu1.哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成原电池？2.正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？3.电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？(D)稀稀H2SO4ZnCu该装置不能形成该装置不能形成闭合回路闭合回路，不能组成原电池。不能组成原电池。实验探讨实验探讨:原电池的形成条件和原理原电池的形成条件和原理1.

7、原电池的形成条件原电池的形成条件（1 1）有有两种两种活泼性不同的金属（或金属与活泼性不同的金属（或金属与非金属）做非金属）做电极电极；负极负极：活泼金属活泼金属的一极；发生的一极；发生氧化氧化反应反应 正极正极：不活泼金属或非金属的一极；发生：不活泼金属或非金属的一极；发生 还原还原反应反应（2 2）两电极必须两电极必须插入电解质溶液插入电解质溶液中；中；电极能与电解质溶液中的电极能与电解质溶液中的某种成分发某种成分发生氧化还原反应生氧化还原反应 （3 3）形成闭合回路）形成闭合回路。2.原电池的原理原电池的原理较活泼较活泼的金属发生的金属发生氧化氧化反应，电子从反应，电子从较活泼较活泼的金

8、属的金属（负极）（负极）流向较不活泼流向较不活泼的金属或非金属（正极）的金属或非金属（正极）原电池原电池构成条件：构成条件：3.3.形成闭合回路（导形成闭合回路（导 线连接线连接或直接接触且电极插入电解质或直接接触且电极插入电解质溶液）溶液）1.1.活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极2.2.电解质溶液电解质溶液4 4、自发的氧化还原反应、自发的氧化还原反应小结小结原电池原电池电极名称与电极反应：电极名称与电极反应：负极负极 正极正极（或能导电的非金属）（或能导电的非金属）阳离子得电子阳离子得电子还原反应还原反应较活泼的金属较活泼的金属金属失电子金属失电子氧化反应氧化反应较不活泼的金属较不活泼

9、的金属e-I 练习练习1 有有A、B、C三种金属，两两接触后三种金属，两两接触后跟稀硫酸反应。判断这三种金属的跟稀硫酸反应。判断这三种金属的活动性顺序。活动性顺序。2.原电池的原理原电池的原理较活泼较活泼的金属发生的金属发生氧化氧化反应，电子从反应，电子从较活泼较活泼的金属的金属（负极）（负极）流向较不活泼流向较不活泼的金属或非金属（正极）的金属或非金属（正极）稀稀H2SO4()稀稀H2SO4()稀稀H2SO4()AABBCC0000000 00000 000CBA 练习练习2 A、B、C三种金属，把三种金属，把A浸入浸入C硝酸硝酸盐中，盐中，A的表面有的表面有C析出，析出，A与与B组成组成原

10、电池时，原电池时，B为电池的负极。判断这为电池的负极。判断这三种金属的活动性顺序。三种金属的活动性顺序。2.原电池的原理原电池的原理较活泼较活泼的金属发生的金属发生氧化氧化反应，电子从反应，电子从较活泼较活泼的金属的金属（负极）（负极）流向较不活泼流向较不活泼的金属或非金属（正极）的金属或非金属（正极）B A C2.原电池的原理原电池的原理较活泼较活泼的金属发生的金属发生氧化氧化反应，电子从反应，电子从较活泼较活泼的金属的金属（负极）（负极）流向较不活泼流向较不活泼的金属或非金属（正极）的金属或非金属（正极）在原电池中，氧化反应和在原电池中，氧化反应和还原反应不在同一处进行，不还原反应不在同一

11、处进行，不存在相互阻碍，反应速率比没存在相互阻碍，反应速率比没有形成原电池时要快得多。有形成原电池时要快得多。思考思考 下列方法下列方法不能不能加快锌粒与稀硫酸反应速率的加快锌粒与稀硫酸反应速率的是：是：A.使用含有杂质铜的锌粒使用含有杂质铜的锌粒B.加入少量加入少量CuSO4C.加热加热D.加入少量加入少量Na2SO42.原电池的原理原电池的原理较活泼较活泼的金属发生的金属发生氧化氧化反应，电子从反应，电子从较活泼较活泼的金属的金属（负极）（负极）流向较不活泼流向较不活泼的金属或非金属（正极）的金属或非金属（正极）能，形成微型原电池能，形成微型原电池能，形成微型原电池能，形成微型原电池能，升

12、高温度，反应速率加快能，升高温度，反应速率加快不能不能1 1、左图所示装置、左图所示装置中，属于原电池的中，属于原电池的是（是（）不能构成不能构成原电池的说明理由原电池的说明理由？2、是原电池的标出电子流向，确定正负极。3、是原电池的写出电极反应式，电池总反应式。例题例题1AD 装置装置 反应式反应式负极负极 Zn 2e-=Zn2+正极正极 2H+2e-=H2总反应总反应 Zn+2H+=Zn2+H2负极负极 Cu 2e-=Cu2+正极正极 2Ag+2e-=2Ag总反应总反应 Cu+2Ag+=Cu2+2 Ag练习1 1、下列关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

13、的正极和负极必须是两种、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属不同的金属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、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原极被还原D D、原电池放电时，电流的方向是从负极、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极到正极B B2 2、将、将A A、B B、C C、D D四块不同金属片浸入四块不同金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可组成原电稀硫酸中，用导线两两相连可组成原电池。若池。若A A、B B相连形成原电池时，相连形成原电池时，A A为负为负极；极；C C、D D相连形成原电池时，相连

14、形成原电池时，C C为负极，为负极，A A、C C相连形成原电池时，相连形成原电池时，C C极上有大量极上有大量气泡产生；气泡产生；B B、D D相连形成原电池时，相连形成原电池时，B B极上有大量气泡产生。则该极上有大量气泡产生。则该4 4种金属的种金属的活动性由大到小的正确顺序是活动性由大到小的正确顺序是A A、CABD BCABD B、ABCDABCDC C、ACDB DACDB D、DBACDBACC C3 3、某原电池的总反应的离子方程式为：、某原电池的总反应的离子方程式为：2Fe 2Fe3+3+Fe=3Fe+Fe=3Fe2+2+，不能实现该反应的原电池组成是不能实现该反应的原电池组

15、成是A A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeClFeCl3 3溶液溶液B B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NOFe(NO3 3)3 3溶液溶液C C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3溶液溶液D D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液溶液CDCD二、化学电源二、化学电源1 1、干电池、干电池(普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用干电池用锌锌制桶形外壳作制桶形外壳作负极负极，位于中央的顶

16、，位于中央的顶盖有盖有铜帽的石墨作正极铜帽的石墨作正极，在石，在石墨周围填充墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还填充填充MnO2的黑色粉末吸收的黑色粉末吸收正极放出的正极放出的H2。干电池干电池2、蓄电池、蓄电池（1 1）铅蓄电池）铅蓄电池正极正极材料上材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2，负极负极材料是海绵材料是海绵状的状的金属铅金属铅，两极浸在两极浸在H H2 2SOSO4 4溶液溶液中。中。氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH航天技术上使用的一种电池，航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、

17、不污染环它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用境等优点。用PtPt做电极，做电极，KOHKOH溶液做电解液，因其反应与氢溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反电池。请写出各电极的电极反应。应。氢氧燃料电池氢氧燃料电池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类电池各类电池干电池中含有干电池中含有NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2、MnOMnO2 2等糊状物，以石等糊状物，以石墨为正极材料，其工作原理为：墨为正极材料，其工作原理为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4+=Zn=Zn2

18、+2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O（1 1）写出干电池放电时负极反应式）写出干电池放电时负极反应式 _（2 2）正极反应前后经历了两个过程，该过程的反）正极反应前后经历了两个过程，该过程的反应式依次为：应式依次为：_、_ _。（3 3）如果没有）如果没有MnOMnO2 2的参与，干电池能否持续工作的参与，干电池能否持续工作？为什么？为什么？例题例题2Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2NH2NH4 4+2e+2e-=2NH=2NH3 3+H+H2 2H H2 2+2MnO+2MnO2 2=Mn=Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O不能，碳

19、棒周围聚集氢气泡，阻碍不能，碳棒周围聚集氢气泡，阻碍NHNH4 4+得电子（即电池内阻增大）得电子（即电池内阻增大）1 1、有一银锌电池，其电极分别是、有一银锌电池，其电极分别是AgAg2 2O O和和ZnZn，电，电极反应为：极反应为：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=Zn(OH)=Zn(OH)2 2 Ag Ag2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A A、电流由锌经导线流向、电流由锌经导线流向AgAg2 2O OB B、ZnZn为正极，为正极，AgAg2 2O O为负极为负极C C、放电时，负极区溶液、放电时

20、，负极区溶液pHpH减小减小D D、放电时，电解液成分不变、放电时，电解液成分不变CDCD2 2、熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到、熔融盐燃料电池具有高的放电效率，因而受到重视，可用重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混合物作电解的熔融盐混合物作电解质，质，COCO为负极燃气，空气与为负极燃气，空气与COCO2 2的混合气为正极助的混合气为正极助燃气，已制得在燃气，已制得在6506500 0C C下工作的燃料电池，试完成下工作的燃料电池，试完成有关的电极反应式：有关的电极反应式：负极反应式为：负极反应式为：2CO+2CO2CO+2CO3 32-

21、2-=4CO=4CO2 2+4e+4e-正极反应式为：正极反应式为：_电池总反应式：电池总反应式：_2CO2CO2 2+O+O2 2=2CO=2CO3 32-2-4e-4e-2CO+O2CO+O2 2=2CO=2CO2 2小结：小结：原电池原电池定义定义构成条件构成条件电极名称、电极反应电极名称、电极反应电池总反应电池总反应现象现象计算计算电极表面电极表面溶液中溶液中外电路中外电路中外电路外电路（电子流动电子流动）内电路内电路（离子流动离子流动）闭闭合合回回路路负极负极氧化氧化本身失电子溶解本身失电子溶解或通入的还原剂反应或通入的还原剂反应正极正极还原还原溶液中氧化剂得电子溶液中氧化剂得电子或

22、电极表面覆盖的氧化剂得或电极表面覆盖的氧化剂得电子或通入的氧化剂得电子电子或通入的氧化剂得电子氧化还原反应氧化还原反应以得失电子数相等叠加以得失电子数相等叠加1 1、用铜片、银片和硝酸银组成的原电、用铜片、银片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是（池，正极上发生的电极反应是（）A A2H2H+2e+2e-=H=H2 2B BCu-2eCu-2e-=Cu=Cu2+2+C CCuCu2+2+2e+2e-=Cu=CuD DAgAg+e+e-=Ag=Ag 课外练习课外练习D2 2、原电池表如果把、原电池表如果把CuCu、ZnZn与稀与稀H H2 2SOSO4 4构构成成的的示示为为Cu Cu

23、ZnZn，则则下下面面能能表表示示原原电池的是：电池的是：（）A ACu CuCu Cu B BCu Zn Cu Zn C CZn CZn C D DZn CuZn Cu B B、C C3 3、将将锌锌片片和和铜铜片片用用导导线线连连接接置置于于同同一一稀稀硫硫酸酸溶溶液液中中，下下列列叙叙述述中中正正确确的的是是（）A A正极附近正极附近SOSO4 42-2-，逐渐增大，逐渐增大B B负极附近负极附近SOSO4 42-2-，逐渐增大，逐渐增大C C正极附近正极附近SOSO4 42-2-，基本不变，基本不变D D锌、铜片同时有气泡冒出时，表明锌锌、铜片同时有气泡冒出时，表明锌 片不纯片不纯 B

24、、D4 4、将、将x x、y y、z z、w w四块金属分别用导线两四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。两相连浸入稀硫酸中组成原电池。x x、y y相相连时，连时，x x为负为负 极；极；z z、w w相连时，电流由相连时，电流由wzwz；z z、x x相连时，相连时，z z极上产生大量气泡；极上产生大量气泡；w w、y y相连时，相连时，w w极发生氧化反应。据此判极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动顺序是：（断四种金属的活动顺序是：（）A Axzwyxzwy B BzxywzxywC Cxyzwxyzw D Dywzxywzx A5 5、如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，、

25、如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSOCuSO4 4溶溶液。片刻后可观察到的现象是（指悬吊的液。片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）（金属圈）（）A A铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B B保持平衡状态不变保持平衡状态不变C C铁圈向下倾斜铁圈向下倾斜D D银圈向下倾斜银圈向下倾斜 D6 6、宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电、宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为池反应为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，电解质溶液

26、为，电解质溶液为KOHKOH，反应保持在高温下，使反应保持在高温下，使H H2 2O O蒸发，正确叙述正蒸发，正确叙述正确的是：（确的是：（）A AH H2 2为正极，为正极，O O2 2为负极为负极B B电极反应（正极）：电极反应（正极）：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-C C电极反应（负极）：电极反应（负极）：2H2H2 2+4OH+4OH-=4H=4H2 2O-4eO-4e-D D负极发生氧化反应，正极发生还原反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应 B、D7 7、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰

27、铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H H2 2SOSO4 4作电解液。总作电解液。总反应式为：反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O（1 1）试写出放电时的正、负极反应式）试写出放电时的正、负极反应式正极正极:_:_负极负极:_:_（2 2）铅蓄电池工作时，当外电路上有）铅蓄电池工作时，当外电路上有2mol2mol电子通过时，负极消电子通过时，负极消耗的耗的PbPb的物质的量的物质的量_；溶液中消耗的；溶液中消耗的H H2 2SOSO4 4的物质的量的

28、物质的量_。（3 3）铅蓄电池放电时，溶液的）铅蓄电池放电时，溶液的pH_pH_溶液的密度溶液的密度_（填（填增大、减小或不变）增大、减小或不变）PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPb+SO42-2e-=PbSO41mol2mol增大减小8、银器皿表面日久逐渐变黑色，这是由于生、银器皿表面日久逐渐变黑色，这是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去。成硫化银。有人设计用原电池原理加以除去。其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中、再将变黑的银器浸入溶液中，一铝制容器中、再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色褪去而

29、银不会损失。放置一段时间后，黑色褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为应为_，正极发生的反应为正极发生的反应为_；在反；在反应过程中产生臭鸡蛋味的气味的气体应过程中产生臭鸡蛋味的气味的气体原电池的总反应为原电池的总反应为_Al3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al3+3S 2-+6H2O=2Al(OH)3+3H2S2Al+3Ag2S+6H2O=3H2S+6Ag+2Al(OH)3题型示例：题型示例：98.全国全国.10 下列关于铜电极的叙述正确的是下列关于铜电极的叙述正确的是()A.铜锌原电池中铜是正极铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时铜做阳极用电解法精炼粗铜时铜做阳极C.在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极D.电解稀硫酸制电解稀硫酸制H2、O2时铜做阳极时铜做阳极 答：答：A、C理解；中等难度理解；中等难度