人教版化学选修四 原电池

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,*,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,*,高淳县二中 芮先华,*,返回,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,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,*,高淳县二中 芮先华,*,新课标人教版选修四化学反应原理,第四章 电化学基础,1,原电池,2,化学电源,4,金属的电化学腐蚀与防护,电化学基础,3,电解池,氧化还原反应,化学能转化为电能，自发进行,电能转化为化学能，外界能量推动,知识结构,第一节 原电池,把化学能转变为电能的装置叫,原电池,要解决的问题：,1.,什么是,原电池？,2,.,原电池的,工作原理？,（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断、电极反应的写法）,原电池及其工作原理：,1.,定义：,.,电极名称：,原电池,相对活泼的电极为负极,相对不活泼的电极为正极,3.,电极反应：,原电池,负极：,正极：,失电子的氧化反应,得电子的还原反应,从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。,化学能转化为电能的装置为原电池。,活动探究,1,实验组别,组,组,组,组,蜂鸣器,区别,结论,响,响,两极材料不同,活泼性不同,的两个电极,响,不响,负极：较活泼的金属,正极：较不活泼的金属、,石墨,等,4,原电池形成的条件：,Mg,Cu,橙汁,H,2,溶液导电性不同,电极材料均需插入,电解质,溶液中,活动探究,2,蜂鸣器,组,组,组,响,区别,结论,响,不响,蜂鸣器,组,组,响,区别,结论,不响,电解质溶液是否连通,两极相连与电解质溶液必须形成,闭合,回路,活动探究,3,：原电池的构成条件,能自发地发生,氧化还原反应,两种活泼性不同的电极,电解质溶液（做原电池的内电路，可能参与反应）,形成闭合回路,负极：较活泼的金属,正极：较不活泼的金属、石墨等,（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）。,小结,5.,定向移动方向,：电子、离子,原电池,“,负极给出电子，并流向正极,”,必发生,失电子,的,氧化反应,必发生,得电子,的,还原反应,与,原 电 池 相关的概念,1.,电路：,外电路,内电路,电子流向：负极流向正极,电流方向：正极流向负极,阴离子流向负极,阳离子流向正极,2.,电极：,正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,3.,电极反应式：,正极：,2H,+,+2e,-,H,2,负极：,Zn,2e,-,Zn,2+,4.,总反应式：,Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,例,1.,下列哪几个装置能形成原电池？,A,B,C,D,E,F,M,N,CuSO,4,例,2.,在盛有稀,H,2,SO,4,的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是,(),(A),正极附近的,SO,4,2,离子浓度逐渐增大,(B),电子通过导线由铜片流向锌片,(C),正极有,O,2,逸出,(D),铜片上有,H,2,逸出,D,1.,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,(),A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.,由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的,pH(),A.,不变,B,先变大后变小,C,逐渐变大,D.,逐渐变小,C,练习：,1.,下列装置中能组成原电池形成电流的是,(),牛刀小试,C,A,Zn,Cu,H,2,SO,4,Cu,Zn,A,酒精,A B,Zn,H,2,SO,4,A,Cu,H,2,SO,4,C D,A,Cu,Cu,H,2,SO,4,原电池的判断,负极,正极,Zn-2e,-,=Zn,2+,2H,+,+2e,-,=H,2,还原剂,(Zn),失去电子，发生氧化反应,氧化剂,(H,+,),在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去的电子从锌极流出,流入铜极,经外电路,Zn,2+,H,+,SO,4,2-,电流方向,小结,？,提出问题：,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,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？,讨论：,造成的主要原因,：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阻，使电流不能畅通。这种作用称为,极化作用。,对锌铜原电 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,P,71,图,4-1,）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,在探究实验的装置中架上,盐桥,连通,看有什么现象？,电流计指针回到零点，,说明无电流，,未构成原电池,。,电流计指针偏转，,有电流通过电路，,是,原电池,装置,;,(2),然后取出盐桥，又将看到什么现象,?,探究实验,盐桥：在,U,形管中装满用饱和,KCl,溶液和琼胶作成的冻胶。,ZnSO,4,Zn Cu,CuSO,4,A,（）盐桥的作用是什么？,可,提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。,.,双液原电池的工作原理,（有关概念）,（）盐桥中装有饱和的,KCl,溶液和琼脂制成的,胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出,盐桥的作用：,（,1,）形成闭合回路。,（,2,）平衡电荷。,(3),双液原电池,的优点：,能产生持续、稳定的电流。,_,原电池,_,_,双液,锌半电池,铜半电池,mA,Cu,Zn,2+,Cu,2+,SO,4,2-,SO,4,2-,Zn,K,+,Cl,-,Zn,2+,mA,Zn-2e,-,=Zn,2+,Cu,2+,+2e,-,=Cu,氧化,反应,盐,桥,还原,反应,+,负极,正极,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。,1,、依探究实验的原理，按以,下反应设计一个能持续产生电流的原电池装置，画出装置图。,Cu+2AgNO,3,=Cu(NO,3,),2,+2Ag,课堂练习,AgNO,3,Ag Cu,Cu(NO,3,),2,A,说明：盐桥为含有琼胶的,KNO,3,饱和溶液,24,3.,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，说明理由；若是，指出正负极名称并写出电极反应式。,(A)(B),(C)(D),CuCl,2,FeCl,3,A,Cu,C,4,.,依据反应：,2Ag,+,(aq)+Cu(s)=Cu,2+,(aq)+2Ag(s),设计的原电池如图所示。,请回答下列问题：,（,1,）电极,X,的材料是,_,；电解质溶液,Y,是,_,；,（,2,）银电极为电池的,_,极，发生的电极反应为,_,；,X,电极上发生的电极反应为,_,。,（,3,）外电路中的电子是从,_,电极流向,_,电极。,铜,AgNO,3,正,2Ag,+,+2e,-,=2Ag,Cu-2e,-,=Cu,2+,Ag,Cu,26,电池电极反应式的类型,电,池,仅有负极材料,参与反应,两电极材料均,参与反应,两电极材料均,不参与反应,由,NordriDesign,提供,电池电极反应式的书写,先写出总反应，再写出某一个简单的半反应，用总反应 减去半反应就得到另一个半反应,规则：,28,一,、仅有负极材料参与反应,参与反应的金属电极本身为负极，负极参与反应的金属失电子（先写出负极反应式），正极是介质溶液中的微粒得电子（反应一般为析氢、吸氧、析,Cu,、,Ag,等）。,29,1,、酸性较强介质：正极一般是析氢反应。,负极：,Zn-2e,-,=Zn,2+,正极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应：,Zn+2H,+,=H,2,+Zn,2+,30,2,、碱性介质：正极一般是吸氧反应。,负极：,2Fe-4e,-,=2Fe,2+,或,2Fe+2OH,-,-4e,-,=2Fe(OH),2,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,总反应：,2Fe+O,2,+2H,2,O=2Fe(OH),2,31,3,、接近中性介质：正极一般是吸氧反应。,负极：,2Fe-4e,-,=2Fe,2+,正极：,O,2,+4e,-,+2H,2,O=4OH,-,总反应：,2Fe+O,2,+2H,2,O=2Fe(OH),2,32,4,、含不活泼金属的盐溶液为介质：正极析出不活泼金属（,Cu,、,Ag,等）。,负极：,Fe-2e,-,=Fe,2+,正极：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,总反应：,Fe+Cu,2+,=Cu+Fe,2+,练习：请写出右边原电池的,电极,方程式,总反应方程式：,负极：,Al,，失,e,-,2Al -6e,2,Al,3+,2Al,3+,+8OH,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,负极总反应：,2Al+8OH,-,6e,2AlO,2,-,+4H,2,O,正极：总反应负极反应,6H,2,O,6e,6OH,3H,2,Mg Al,NaOH,溶液,A,拆成离子方程式：,2Al,+,2OH,+,2H,2,O,=,2AlO,2,+,3H,2,根据化合价升降判断正负极,2Al,+,2NaOH,+,2H,2,O,=,2NaAlO,2,+,3H,2,34,二、电极材料本身均不参与反应,两电极均为惰性电极，常见于燃料电池。,1,、酸性介质,氢氧燃料电池,2H,2,+O,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,-4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,a.,应考虑电解质对电极反应的影响,b.,介质为酸性溶液时，反应式两边不能出现,OH,-,离子,c.H,+,写在正极的反应物中,35,2,、碱性介质,氢氧燃料电池,2H,2,+O,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,36,3,、当电解质溶液接近中性时,氢氧燃料电池,2H,2,+O,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,-4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,37,例一 有人设计出利用,CH,4,和,O,2,的反应，用铂电极在,KOH,溶液中构成原电池。电池的总反应类似于,CH,4,在,O,2,中燃烧，则下列说法正确吗？,1.,负极上是,O,2,获得电子，电极反应式为,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2.,负极上,CH,4,失去电子，电极反应式,CH,4,+10OH,-,8e,-,=CO,3,2-,+7H,2,O,38,三、两电极材料均参与反应,两电极材料通常由金属和金属化合物构成。,1,、酸性介质,铅蓄电池：,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,负极：,Pb+SO,4,2-,2e,-,=PbSO,4,正极：,PbO,2,+SO,4,2-,+4H,+,+2e,-,=PbSO,4,+2H,2,O,a.,应考虑电解质对电极的影响（如生成难溶物等）,b.,介质为酸性溶液时，反应式两边不能出现,OH,-,c.H,+,写在正极的反应物中,39,2,、碱性介质,爱迪生蓄电池：,Fe+NiO,2,+2H,2,O Fe(OH),2,+Ni(OH),2,负极：,Fe+2OH,-,2e,-,=Fe(OH),2,正极：,NiO,2,+2H,2,O+2e,-,=Ni(OH),2,+2OH,-,a.,反应式两边不能出现,H,+,离子,b.OH,-,写在负极的反应物中,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。,五、原电池的主要应用：,5.,解释某些化学现象,(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