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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章电化学基础,第一节,原电池第一节,原电池,第四章电化学基础第一节,1,课程标准导航,1.,原电池的工作原理。,2,能表示电极反应式和电池反应方程式。,3,能设计原电池装置。,课程标准导航,2,一、原电池的基础知识,1.定义：,把化学能转变为电能的装置,。,理解：,外形无外加电源,自发的,氧化还原反应,才可能被设计成原电池,复习回顾,一、原电池的基础知识1.定义：理解：复习回顾,3,Cu,Zn,稀硫酸,-,-,-,Zn,2,+,H,+,H,+,Zn,2e,-,=Zn,2+,负极,正极,2H,+,+,2e,-,=H,2,总反应式,:,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,负,正,氧化反应,还原反应,现象：,锌棒溶解，铜棒上有气泡,。,A,原电池工作原理,CuZn 稀硫酸-Zn2+H+H+Zn2e-=Zn,4,Cu,Zn,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,负极,正极,阳离子,阴离子,正极,负极,SO,4,2-,原电池工作原理,A,e,-,CuZn-Zn2+H+H+负极正极阳离子阴离子正极负极S,5,（,1,）有两种,活泼性不同,的金属（或一种是非金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。,（,3,）两极相连形成,闭合电路,。,1.,内部条件：能自发进行,氧化还原反应,2.,外部条件：,组成原电池的条件,两极一液成回路，氧化还原是中心,。,（1）有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物,6,判断下列装置哪些属于原电池,？,（,3,）,（,4,）,CuSO,4,Zn,Cu,（,5,）,C,2,H,5,OH,Zn,Cu,Zn,Cu,ZnSO,4,Cu,SO,4,练习,（6）,（7）,（1）,（2）,判断下列装置哪些属于原电池？（3）（4）CuSO4Zn,7,理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？,最终又会造成什么后果？怎样避免和克服呢？,A,稀,H,2,SO,4,锌片 铜片,想一想,理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产,8,提出问题：,上图是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,电流就很快减弱，因此不适合实际应用,。,这是,什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？,学生讨论,造成的主要原因：,锌片不纯，,以及铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。,（,一,）,对锌铜原电池工作原理的进一步探究,如何避免发生这种现？,提出问题：学生讨论造成的主要原因：锌片不纯，以及铜极上聚集,9,【,交流,研讨一,】,让锌片与稀硫酸不直接接触,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,改进,如何改进原电池装置？,稀硫酸,Cu,Zn,A,【交流研讨一】让锌片与稀硫酸不直接接触ZnSO4溶液H2S,10,【,观察与思考,】,【结论1】改进后的原电池装置提高了能量转换率,。,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,【观察与思考】【结论1】改进后的原电池装置提高了能量转换率。,11,【结论2】改进后的原电池装置化学能不会自动释放,。,稀硫,酸,Cu,Zn,A,ZnSO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,【,交流,研讨二,】,改进后的原电池装置还有什么优点？,【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应,。,改进,【结论2】改进后的原电池装置化学能不会自动释放。稀硫酸 Cu,12,实验探究,请根据反应：,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液,，,写出电极反应方程式,。,实验探究请根据反应：,13,电流表指针发生偏转,，,但随着时间的延续，电流表指针偏转的角度越来越小，最终可能没有电流通过。,CuSO,4,溶液,即无法产生持续稳定的电流且两个电极上都有红色物质析出,。,负,正,负极,Zn,2e,-,=Zn,2+,正极,Cu,2+,+2e,-,=Cu,电流表指针发生偏转，但随着时间的延续，电流表指针偏,14,按下图所示,将置有锌片的,ZnSO,4,溶液和置有铜片的,CuSO,4,溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象,?,电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无明显现象（即,:,无电子定向移动）,探究实验：改进方案,ZnSO,4,Zn Cu,CuSO,4,A,上述装置构成了原电池吗？为什么,？,（,溶液不保持电中性）,思考思考,按下图所示,将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的C,15,盐桥,A,Zn Cu,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,设计如下图（书,P71,图,4-1,）所示的原电池装置，结果如何呢？你能解释它的工作原理吗？,盐桥：,在,U,型管中装满用饱和,KCl,溶液和琼脂作成的冻胶。,盐桥AZn C,16,盐桥的作用：,（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,得出结论,（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,Zn,2+,进入,ZnSO,4,溶液,，,ZnSO,4,溶液因,Zn,2+,增多而带正电荷。同时，,CuSO,4,则由于,Cu,2+,变为,Cu,，,使得,SO,4,2-,相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这,两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,盐桥的作用：得出结论（2）平衡电荷。,17,由于盐桥（如,KCl,）的存在，其中阴离子,Cl,-,向,ZnSO,4,溶液扩散和迁移，阳离子,K,+,则向,CuSO,4,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，一直到锌片全部溶解或,CuSO,4,溶液中的,Cu,2+,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,NH,4,NO,3,代替,KCl,作盐桥。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-,18,（,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。,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。,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,。,（2）探究原电池组成的条件,（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,19,设计盐桥原电池的思路：,还原剂和氧化产物为,负极,的半电池,氧化剂和还原产物为,正极,的半电池,Zn+2Ag,+,=Zn,2+,+2Ag,根,据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液,外电路用导线连通，可以接用电器,内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路,设计盐桥原电池的思路：还原剂和氧化产物为负极的半电池Zn+2,20,能产生稳定、持续电流的原电池应具备什么条件？,1.,要有导电性不同的两个电极,2.,两个半反应在不同的区域进行,3.,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,小结,能产生稳定、持续电流的原电池应具备什么条件？,21,二、原电池正负极判断,1.由组成原电池的电极材料判断一般 负极,的金属正极,的金属或,导体，以及某些金属氧化物,可以理解成：与电解质溶液反应,练习：,Mg-Al-H,2,SO,4,中,，,是正极，,是负极,。,Mg,Al,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,二、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断一般 负,22,3.,根据电极反应类型判断,负极,电子，发生,反应,正极,电子，发生,反应,2.,根据电子（电流）流动的方向判断,电子由,流出，流入,；,电流由,流出，流入,。,负极,正极,正极,负极,失,得,氧化,还原,3.根据电极反应类型判断2.根据电子（电流）流动的方向判断负,23,4.,根据电解质溶液离子移动的方向判断,阴离子向,极移动（负极带正电荷）,阳离子向,极移动（正极带负电荷,）,负,正,5.,根据电极现象来判断,负极,；,正极,；,牺牲、溶解,增重、气泡,6.,燃料电池中,燃料在,反应,氧化剂在,反应,负极,正极,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断负正5.根据电极现象来判,24,1.,利用原电池原理设计新型化学电池；,2.,改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.,进行金属活动性强弱比较；,4.电化学保护法，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,；,三、原电池的主要应用：,5.解释某些化学现象,。,1.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如,25,(1),比较金属活动性强弱,。,例,1,：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.,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，乙溶解，甲上有,H,2,气放出,；,B.,在氧化,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；,（,C,）,原电池原理应用：,当两种金属构成原电池时，总是,活泼的金属作负极而被腐蚀,，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。,(1)比较金属活动性强弱。例1：下列叙述中，可以说明金,26,(2),比较反应速率,例,2,：,下列制氢气的反应速率最快的是,C.,粗锌和,1mol/L,盐酸；,A.,纯锌和,1mol/L,硫酸；,B.,纯锌和,18 mol/L,硫酸；,D.,粗锌和,1mol/L,硫酸的反应中加入几滴,CuSO,4,溶液。,（,D,）,当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制,H,2,时,纯,Zn,反应不如粗,Zn,跟酸作用的速率快。,(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是C.粗,27,(3),比较金属腐蚀的快慢,在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可避免的,如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如,Zn,。这样构成的原电池,Zn,为负极而,Fe,为正极，从而防止铁的腐蚀。,(3)比较金属腐蚀的快慢 在某些特殊的场所,金属的电,28,例3：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,_。,（4）（2）（1）（3）,例3：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢,29,(4),判断溶液,pH,值变化,例,4,：,在,Cu-Zn,原电池中,，,200mLH,2,SO,4,溶液的浓度为,0.125mol/L,，,若工作一段时间后，从装置中共收集到,0.168L,升气体，则流过导线的电子为,_,mol,，,溶液的,pH,值变_,。,（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y,0.015(mol),x,0.015(mol),3.75 10,4,(mol/L),pH,-lg3.75 10,4,4-lg3.75,答：,0.015,解：,根据电极反应：,负极：,Zn2e,-,Zn,2+,正极：,2H,+,+2e,-,H,2,得：,2 2 22.4,x,y,0.168,0.20.1252,c,(H,+,),余,2H,+,2eH,2,大,0.015,(4)判断溶液pH值变化例4：在Cu-Zn原电池中，,30,(5),原电池原理的综合应用,例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”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会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在,。,“热敷袋”是利用,放出热量。,2)炭粉的主要作,是_。,3)加入氯化钠的主要作用是,_,。,4)木屑的作用是,。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，,氯化钠溶于水形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,加速铁屑的氧化,(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要,31,以以下反应为基础设计原电池,（,H,+,）,正极：,Pt或石墨,MnO,4,-,+8H,+,+5e,-,=Mn,2+,+4H,2,O,负极：,Pt或石墨,5Fe,2+,5e-=5Fe,3+,5Fe,2+,+MnO,4,-,+8H,+,=5Fe,3+,+Mn,2+,+4H,2,O,（,6,）,利用原电池原理设计新型化学电池,以以下反应为基础设计原电池（H+）正极：Pt或石墨 Mn,32,第三课时完,电极反应式的书写方法,(1),一般电极反应式的书写,(2),复杂反应式的书写,第三课时完电极反应式的书写方法(2)复杂反应式的书写,33,
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