高二化学第四章 电化学基础第一节原电池 新课标 人教 选修4.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2021/8/11 星期三11780年,伽伐尼年,伽伐尼(Galvani,L.)青蛙抽搐实验。青蛙抽搐实验。原电池的雏形原电池的雏形理论解释理论解释:生物电观点生物电观点2021/8/11 星期三2 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 (Volta,A.1745-1827)1800年建立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。2021/8/11 星期三3复习回顾复习回顾1、原电池是、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
2、将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应2、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,)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
3、极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反反应应.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还原还原2021/8/11 星期三4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
4、程式)电电极极反反应应正极:正极:负极:负极:(氧化反应)(氧化反应)(还原反应)(还原反应)阳离子阳离子原原 电电 池池 原原 理理外电路外电路内电路内电路2021/8/11 星期三5与与原原 电电 池池 相关的概念相关的概念1.电路:电路:外电路外电路内电路内电路电子流向:失电子的一极向得电子的一极电子流向:失电子的一极向得电子的一极电流方向:与电子流动方向相反电流方向:与电子流动方向相反阴离子流动方向与电子流动方向一致阴离子流动方向与电子流动方向一致阳离子流动方向与电流方向一致阳离子流动方向与电流方向一致2.电极:电极:正极:电子流入的一极正极:电子流入的一极负极:电子流出的一极负极:电
5、子流出的一极3.电极反应式:电极反应式:正极:正极:2H+2e-H2负极:负极:Zn2e-Zn2+4.总反应式:总反应式:Zn+2H+Zn2+H22021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7?提出问题:提出问题:上图是我们在必修上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸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,不但效率低,而且时间稍长的原电池,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,因此不适合实际应用电流就很快减弱,因此不适合实际应用。这是什么原因造这是什么原因造成的呢?有没有什么改进措施?成的呢?有没有什么改进措施?学生讨论:学生讨论:造成
6、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。这种作用称为极化作用。阻,使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究为了避免发生这种现象,设计如下图(书为了避免发生这种现象,设计如下图(书P76图图4-1)所示)所示的原电池装置,你能解释它的工作原理吗?的原电池装置,你能解释它的工作原理吗?2021/8/11 星期三8硫酸铜硫酸铜2021/8/11 星期三9此电池的优
7、点:此电池的优点:能产生持续、稳能产生持续、稳定的电流。定的电流。2021/8/11 星期三10实验三(书实验三(书76页实验页实验4-1)实验探索实验探索实验现象:实验现象:分析分析:改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流: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?盐桥在此的作用是什么?参考重难点手册参考重难点手册P194-195或教材或教材77页页 有盐桥存在时电流计指针发有盐桥存在时电流计指针发生偏转,即有电流通过电路。生偏转,即有电流通过电路。取出盐桥,电流计指针即回取出盐桥,电流计指针即回到零点,说明没有电流通过。到零点,说明没有电流通过。盐桥制法:盐桥制
8、法:1)将热的琼胶溶液倒入将热的琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要产生裂隙注意不要产生裂隙),将冷却后的,将冷却后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的饱和溶液中即可。的饱和溶液中即可。2)将将KCl或或NH4NO3的饱和溶液装入的饱和溶液装入U形管,用棉花都住管口即可。形管,用棉花都住管口即可。2021/8/11 星期三11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
9、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 CuSO CuSO4 4溶液中的溶液中的 Cu Cu2+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
10、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溶液溶液因因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。2021/8/11 星期三12请同学们请同学
11、们思考思考:上述原电池装置是将什么反应的上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的?指出电池化学能转换成电能的?指出电池的正负极,并分别写出其中负极的正负极,并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。的总反应方程式。ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液负极(锌片):负极(锌片):Zn 2e -=Zn 2+(氧化反应)(氧化反应)正极(铜片):正极(铜片):Cu2+2e -=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+Cu2+=Zn 2+Cu 电池符号电池符号:Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负
12、极负极 盐桥盐桥 正极正极一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究2021/8/11 星期三13二、由两个半电池组成原电池的工作原理二、由两个半电池组成原电池的工作原理(1)把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行,再以)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。适当方式连接,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。外电路得到电子。在原电池的内部,两
13、极浸在电解质溶液中,并通过阴阳在原电池的内部,两极浸在电解质溶液中,并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。离子的定向运动而形成内电路。(2 2)探究)探究组成原电池的条件组成原电池的条件练习:锌铜原电池产生电流时,阳离子(练习:锌铜原电池产生电流时,阳离子()A 移向移向Zn 极,阴离子移向极,阴离子移向Cu 极极B 移向移向Cu 极,阴离子移向极,阴离子移向Zn 极极C 和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极D 和阴离子都移向和阴离子都移向Cu 极极B2021/8/11 星期三14实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件(可以)(可以)(可以)(可以)(可以)(可以)(不可以)(不可以
14、)形成条件一:形成条件一:活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极:较活泼的金属负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属、石墨等正极:较不活泼的金属、石墨等第一组实验第一组实验2021/8/11 星期三15(可以)(可以)(不可以)(不可以)形成条件二:电极需插进电解质溶液中;形成条件二:电极需插进电解质溶液中;第二组实验第二组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件2021/8/11 星期三16第三组实验第三组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三:必须形成闭合回路形成条件三:必须形成闭合回路(不可以)(不可以)可以可以2021/8/11 星期三17(2
15、 2)组成原电池的条件组成原电池的条件(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:能自发进行氧化还原反应。)内部条件:能自发进行氧化还原反应。2021/8/11 星期三18ABCDEFMN1.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?OVXVVXXXXV典型例题:典型例题:2021/8/11 星期三192.2.2.2.一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离
16、子方程式是一个电池反应的离子方程式是一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu Zn+Cu Zn+Cu Zn+Cu2+2+2+2+=Zn=Zn=Zn=Zn2+2+2+2+Cu,+Cu,+Cu,+Cu,该反应的的原电池正确组合是(该反应的的原电池正确组合是(该反应的的原电池正确组合是(该反应的的原电池正确组合是()CABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl典型例题:典型例题:2021/8/11 星期三20(3)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
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