高中化学《电化学》精品课件——原电池

,#,电化学基础,第,1,讲,原电池,黑烟滚滚，机声隆隆，,第一次工业革命,把人类代入了,蒸汽时代,在化学反应中，,化学能,与,其它形式,的能量可以相互转化，例如：,放热反应,化学能,热能,吸热反应,18,世纪,60,年代,19,世纪,60,年代,第二次,工业革命,第一次,工业革命,光明普照，万家灯火，,第二次工业革命,把人类代入了,电气时代,电能,和,化学能,到底是如何相互转化的呢？,？,化学能,电能,？,我们从本节课开始，来学习,化学能,和,电能,的相互转化。,化学能向电能的转化,1、间接转化,(火力发电),思考：我们家里的各种,大电器,所使用的电来自哪里呢？,在我国电力结构中，,火力发电,占了很大一部分。,火力发电厂,10,年来我国电力结构的变化,(数据来自国家统计局,),火力发电的原理,法拉第：闭合,电路的一部分,导体在磁场做,切割磁感线的,运动时，导体,中产生电流。,依据,电磁感应,的原理，人们制造出了,发电机,，电能的大规模生产和远距,离输送成为可能，人类社会从此迈进了,电气化时代,。,思考：上图中的,红色转子,需要不停,转动,才能源源不断产生,电能,，那么在,火力发电厂，是什么力量让红色转子转起来呢？,手摇吗？,火力发电的能量转化,直接？,蒸汽,燃烧,发电机,化学能,热能,机械能,（蒸汽轮机）,电能,（煤）,火力发电存在的问题,经多次转换，能量损耗大,环境污染严重,思考：能否实现从化学能到电能的直接转化呢？遥控器、计算器、手机、,电瓶车等所用的电又是从哪来的呢？,显然它们都是通过,电池,供电的，我们都见过哪些类型的电池呢？,2、直接转化(原电池),思考：这些电池在供电时，电池内部是否也像火力发电厂那样有燃料燃,烧，蒸汽推动等多次能量转换？,一、原电池,1,、定义,把化学能转化为电能的装置,思考：太阳能电池是原电池吗？,光能,电能,太阳能电池是通过光电效应或,者光化学效应把光能转化成电,能的装置,其发电原理是,n,型和,P,型半导体接触后,在交界面处,存在着电子和空穴浓度差,由,于浓度差形成的扩散的电子流,组成扩散电流。,2,、工作原理,在物理学上，我们已经知道，,电子的定向移动,可以产生电流。那么什么,样的化学反应才有可能出现,电子移动,呢？,当然是,氧化还原反应,了。,实验,稀,H,2,SO,4,Cu,片表面,显然金属,Cu,是不可能和稀硫酸反应放出氢气的，那么铜表面的气泡如何,解释呢？,原电池工作原理,e,-,A,Cu,Zn,负极,正极,2H,+,+2e,=H,2,Zn,2e,=Zn,2+,H,+,SO,4,2-,稀,H,2,SO,4,总反应：,Zn,+,2H,+,=,H,2,+,Zn,2+,深度思考：在刚才的实验,中，我们还观察到以下现象，,Zn,片表面也有,气泡产生，这是为什么呢？这对电池的工作有什么影响？,是因为在,单液原电池,中，,氧化剂,H,+,与还原剂,Zn,并,没有完全隔离,，,H,+,仍然,有机会直接在,Zn,片表面,得到电子。而转移的这,部分电子没有流过外电,路。所以这种电池效率,不高。那么怎样改进呢？,实验,盐桥,成分：通常是装有饱和,KCl,或者,NH,NO,溶液的琼脂,4,3,作用：离子在盐桥中移动，连接,两个半电池；保持溶液呈,电中性,思考：你能否预测实验现象？盐桥中是否有电子流过？盐桥中的,K,+,和,Cl,-,分别怎样移动？两烧杯是怎样维持电中性的？如果取出盐桥，,电池能否正常工作？这种双液电池和实验的单液电池相比，有,哪些优点？,不难理解，原电池的工作原理是将一个自发的氧化还原反应分割在“两地”,发生，即还原剂与氧化剂不直接接触，还原剂(负极)通过外电路的导线将,电子传递给氧化剂(正极)，因而形成电流。,e,-,Cl,-,移向负极,K,+,移向正极,负极半反应,正极半反应,正电荷,减少,正电荷,增多,+2e,=Cu,Zn,2e,=,+,外电路,电子从负极到正极,闭,合,回,路,内电路,阴阳离子分别移向负正极,思考：根据反应,Cu,+2Fe,3+,=,Cu,2+,+,2Fe,2+,设计双液原电池,例,1,、某小组设计如图装置,(,盐桥中盛有浸泡了,KNO,3,溶液的琼脂,),研究,C,电化学原理。下列叙述正确的是,(,),A,银片为负极，发生的反应为,Ag,e,=A,g,B,进行实验时，琼脂中,K,移向,Mg(NO,3,),2,溶液,C,用稀硫酸代替,AgNO,3,溶液，可形成原电池,D,取出盐桥，电流表依然有偏转,例,2,、图甲和图乙是双液原电池装置。可判断下列说法错误的是,(,B,),A.,图甲电池反应的离子方程式为,Cd(s),Co,2,(aq)=Co(s),Cd,2,(aq),B.,反应,2Ag(s),Cd,2,(aq)=Cd(s),2Ag,(aq),能够发生,C.,盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性,D.,当图乙中有,1,mol,电子通过外电路时，正极有,108,g,Ag,析出,实验,向右侧试管中加入少,量,CuSO,4,溶液,锌和稀硫酸,右侧明显反应快,加入硫酸铜溶液之后，锌把铜单质置换出来，此时体系中就有两种,活泼性不同的金属单质。锌、铜、稀硫酸共同构成了原电池，可见,形成原电池能加快反应速率。,3,、原电池电极反应书写,实质问题：能把一个完整的氧化还原反应,拆分,为两个半反应,-,-,总反应：,2Al,2OH,2H,O,=,2AlO,3H,2,2,2,0,+3,负极：,=,Al,O,2,-,-,第一步,配平变价原子,Al,-,3e,+,4OH,-,=,4,),-,Al,第二步,配平左右电荷,-(-,3,),+,(-,=,-,1,-,-,-,第三步,用水调平氢氧,Al,-,3e,+,4OH,=,AlO,+2H,O,2,2,例,3,、有关下图装置的说法中正确的是,(,),D,A,氧化剂与还原剂必须直接接触，才能发生反应,-,-,B,乙池中电极反应式为,NO,4H,e,=,NO,2H,O,3,2,2,C,当铜棒质量减少,6.4,g,时，甲池溶液质量增加,6.4,g,D,当铜棒质量减少,6.4,g,时，向乙池密封管中通入标准状况下,1.12,L,O,2,，将使气体全部溶于水,-,+,总反应：,Cu,2NO,4H,=,Cu,2+,2NO,+2H,O,3,2,2,负极：,Cu,-,2e,-,=,Cu,2+,正极：,分三步书写,+4,+5,-,3,-,=,N,O,第一步,配平变价原子,N,O,+,e,2,-,+,=NO,2,+,2H,第二步,配平左右电荷,-,2,2,=,0,+(+,),-,-,+,NO,+,e,+,2H,=NO,+H,O,第三步,用水调平氢氧,3,2,2,例,4,.【,2020,全国卷,I,】,为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电,池装置进行实验。,(1),电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液,中的物质发生化学反应，并且电迁移率,(,u,),应尽可能地相近。根据下表,数据，盐桥中应选择,_,作为电解质。,u,10,8,/,（,m,2,s,1,V,1,）,u,10,8,/,（,m,2,s,1,V,1,）,阳离子,Li,+,阴离子,HCO,3,-,NO,3,-,4.07,5.19,6.59,4.61,7.40,Na,+,Ca,2+,K,+,Cl,7.91,8.27,7.62,SO,4,2-,(2),电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子,石墨,进入,_,电极溶液中。,(3),电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中,c(Fe,2+,),增加了,0.02,molL,1,。,0.09mol/L,石墨电极上未见,Fe,析出。可知，石墨电极溶液中,c(Fe,2+,)=_,。,(4),根据,(2),、,(3),实验结果，可知石墨电极的电极反应式为,_,F,_,_,e,_,3+,_,+,_,e,_,-,=,_,F,_,e,_,2,，,+,Fe-2e,-,=Fe,2+,2+,铁电极的电极反应式为,_,。因此，验证了,Fe,氧化性小,Fe,3+,于,_,，还原性小于,_,。,(5),实验前需要对铁电极表面活化。在,FeSO,溶液中加入几滴,Fe,(SO,),4,3,Fe,4,2,溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反,应完成的方法是,_,。,取活化后溶液少许于试管中，加入,KSCN,溶液，若溶液不出现血红,色，说明活化反应完成,例,5,.【,2022,浙江卷】,pH,计是一种采用原电池原理测量溶液,pH,的仪器。如,图所示，以玻璃电极,(,在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的,HCl,溶液，并,插入,AgAgCl,电极,),和另一,AgAgCl,电极插入待测溶液中组成电池，,pH,C,与电池的电动势,E,存在关系：,pH=(E-,常数,)/0.059,，下列说法正确的是,(,),A.,如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极,反应式为：,AgCl(s)+e,-,=Ag(s)+Cl,-,(0.1molL,-1,),B.,玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引,起电动势的变化,C.,分别测定含已知,pH,的标准溶液和未知溶液,的电池的电动势，可得出未知溶液的,pH,D.pH,计工作时，电能转化为化学能,例,6,.【沪科版教材习题】,(1),写出各电极发生的反应的半反应式。,(2),经过一段时间后，各个烧杯中会看到什么变化？,(3),指出电子在外电路的流动方向。,