41原电池课件（人教版选修4）.ppt

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1、新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池（第一课时）（第一课时）1780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 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。实验现象：实验现象：锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生而铜片上没有而铜片上没有实验现象：实验现象：电流计指针发生偏转，电流计指

2、针发生偏转，Cu片上有气泡产生片上有气泡产生复习回顾复习回顾一、原电池一、原电池是是_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。将将化学能转化为电能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

3、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还原还原氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌铜锌原电池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2H+2e-=H2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 2H+2e-

4、=H2Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）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）阳离子阳离子二、原二、原 电电 池池 原原 理理外电路外电路内电路内电路三、三、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：负极流向正极电子流向：负极流向正极电流方向：正极流向负极电流方向：正极流向负极阴离子移向负极阴离子移向负极阳离子移向正极阳离子移向正极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

5、出的一极负极：电子流出的一极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+H2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）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（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

6、件实验探究形成原电池的条件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）（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金）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。属单质或金属氧化物）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。四、组成原电池的条件四、组成原电池的条件ABCDEFMN1.下列哪几个装置能形成原电池下列哪几个装置能

7、形成原电池？OVXVVXXXXV典型例题：典型例题：2.2.2.2.一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+CuZn+CuZn+CuZn+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：对锌铜原电对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原

8、理的进一步探究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，因此效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？没有什么改进措施？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：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，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阻，使电流不能畅这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作

9、用称为极化作用。通。这种作用称为极化作用。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P71图图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？小知识小知识盐桥制法：盐桥制法：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(注意不要产注意不要产生裂隙生裂隙)，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，形管，用棉花都住管口即可。用棉花都住管口即可。实验三（书实验三（书76页实验页实验4-1）实

10、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：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？定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。点，说明没有电流通过。阅读课本阅读课本72盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）使电解质溶液相连）使电解质溶液相连。（2）平衡电荷。）平衡电荷。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

11、向ZnSOZnSO4 4溶液扩散和迁移，阳离子溶液扩散和迁移，阳离子K K+则向则向CuSOCuSO4 4溶溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液液扩散和迁移，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+几乎完全沉几乎完全沉淀下来。淀下来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀，溶液反应产生沉淀，可用可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。五、由两个半电池组成原电池的工作原理五、由两个半电池

12、组成原电池的工作原理、构造特点：、构造特点：由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。通过盐桥连接形成闭合回路。、电极反应：、电极反应：负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Cu）：）：Cu2+2e-=Cu （还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应：Zn+Cu2+=Zn2+Cu电池符号电池符号：Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正

13、极正极3、电子、电流的流向、电子、电流的流向外电路：外电路：电子由负极（电子由负极（Zn片）流向正极（片）流向正极（Cu片）；片）；电流由正极（电流由正极（Cu片）流向负极（片）流向负极（Zn片）；片）；内电路：内电路：阳离子移向正极（阳离子移向正极（Cu片）片）阴离子移向负极（阴离子移向负极（Zn片）片）、盐桥的作用、盐桥的作用通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。电流回路而不中断电流。、意义：、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2

14、+ZnCl2，设计，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥）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。，画出原电池的示意图，并写出电极反应。参考答案参考答案(+)(-)G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正正极极（Pt或或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还还原原反反应）应）(+)(-)盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池（第二课时）（

15、第二课时）复习回忆复习回忆一、原一、原 电电 池池 原原 理：理：1、正负极、各发生什么反应：、正负极、各发生什么反应：2、电子流方向：、电子流方向：3、离子流向：、离子流向：4、原电池反应的本质：、原电池反应的本质：（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金）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。属单质或金属氧化物）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。二、组成原电池的条件二、组成原电池的条件三、什么是盐桥

16、？有何作用？三、什么是盐桥？有何作用？盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。练习练习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 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B1.1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌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，此金属是组成原电池时，锌为负极，此金属是()()A.MgA.Mg B.FeB.Fe C.Al

17、C.Al D.CuD.CuB2.2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的溶液的 pH()pH()A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C典型例题：典型例题：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极上产生大极上产生大量气泡，量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四上有大量气泡产生，

18、则四种金属的活动性顺序由强到弱的为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、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；小心的棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的溶液，片刻后可观察到的现象是现象是(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，铁圈向上倾斜请

19、请根据氧化还原反应根据氧化还原反应: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：练练一一练练若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶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。液又是什么？试画出原电池的装置简图。(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强下列叙述中，可以说明金属甲

20、比乙活泼性强的是的是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，乙甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲溶解，甲 上有上有H2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）六、原电池原理应用：六、原电池原理应用：(2)比较反应速率比较反应速率例例2：下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和

21、18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例3：下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的的顺序是顺序是(2)(1)(3)例例4：下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段片，放置一段时间后腐蚀速率由时间后腐蚀速率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例5：在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓溶液的浓度为度为0.125mol/L,若工作一

22、段时间后，从装若工作一段时间后，从装置中共收集到置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线升气体，则流过导线的电子为的电子为 mol,溶液的溶液的pH值变值变_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）大大0.015(5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用例例6：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋热敷袋”启用之前用塑启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。

23、会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。到的现象。两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能

24、。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 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；电流表指针发生偏转；AlMg2e=Mg2+化学能化学能电能电能2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22H+2e=H2小小 结结定义定义:（1）由两个半电池组成的锌铜原）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作电池的工作原理原理 原电池原电池把化学能转化成电能的装置。把化学能转化成电能的装置。2、原电池的工作原理、原电池的工作原理较活泼的金属发生较活泼的金属发生氧化反应氧化反应,电子从较活泼的金属电子从较活泼的金属(负极负极)通过外电路流向较不活泼的金属通过外电路流向较不活泼的金属(正极正极)。负极 正极电子流向电子流向电流流向电流流向（2 2）形成原电池的条件形成原电池的条件（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（4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）电极材料的选择（电池的电极必须导电）