高中化学《原电池》课件

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,第四章 电化学基础第一节 原电池,电化学,：,研究化学能与电能之间相互转换的,装置、过程,和,效率,的科学。,过程及装置分按电化学反应,2.,借助电流而发生反应及装置,(,如,:,电解池,),1.,产生电流的化学反应及装置,(,如,:,原电池等,),电化学：研究化学能与电能之间相互转换的装置、过程和效率的科学,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,第,1,课时,一、原电池的基础知识1.定义：理解：复习回顾第1课时,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,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,（,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,判断下列装置哪些属于原电池,H,2,SO,4,Zn Zn,（,1,）,石墨,石墨,H,2,SO,4,（,2,）,H,2,SO,4,Zn,石墨,（,3,）,Zn,Cu,H,2,SO,4,（,4,）,Cu,SO,4,Zn,Cu,（,5,）,C,2,H,5,OH,Zn,Cu,（,6,）,Zn,Cu,ZnSO,4,Cu,SO,4,（,7,）,判断下列装置哪些属于原电池H2SO4Zn Zn（1）石,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,？,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,为了避免发生这种现象,？提出问题：学生讨论：造成的主要原因：锌片不纯，以及铜极上,【,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H,【,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Z,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？,【,结论,2】,改进后的原电池装置,化学能不会自动释放,【,启示,】,氧化剂和还原剂,不直接接触,也能发生反应,改进,稀硫酸 CuZnAZnSO4溶液H2SO4溶液ZnCuA【交,实验探究二,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,.,实验探究二请根据反应：,CuSO,4,溶液,且两个电极上都有红色物质析出,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。,负,正,负极,Zn,2e,-,=Zn,2+,正极,Cu,2+,+2e,-,=Cu,即无法产生持续稳定的电流,CuSO4 溶液且两个电极上都有红色物质析出 电流表指针发生,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）,探究实验二：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,按下图所示,将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的C,实验探究二：方案改进,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。,实验探究二：方案改进盐桥AZn,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：,实验三（书,71,页实验,4-1,）,实验探索,实验现象：,分析,：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？,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点，说明没有电流通过。,盐桥制法：,1),将热的琼胶溶液倒入,U,形管中,(,注意不要产生裂隙,),，将冷却后的,U,形管浸泡在,KCl,或,NH,4,NO,3,的饱和溶液中即可。,2),将,KCl,或,NH,4,NO,3,的饱和溶液装入,U,形管，用棉花都住管口即可。,实验三（书71页实验4-1）实验探索实验现象：分析：改进后的,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,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。,（,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 由于盐桥（如KCl）的存,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。,（,2,）探究,组成原电池的条件,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,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,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,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？1.要有导电性,复习：,3.,两个电极相连插入电解质溶液中并,形成闭合电路,;,把化学能直接转化为电能的装置。,1,.,有两块金属,(,或非金属,),导体作,电极,;,2.,电解质溶液,二,.,构成原电池的基本条件,：,一,.,原电池,：,4,.,有可,自发进行的氧化还原反应,。,三,.,加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理,：,1.,用还原性较强的物质,(,如：活泼金属,),作负极，向外电路提供电子；,用不,活泼物质,作正极,，从外电路得到电子。,2.,原电池在放电时，负极上的电子经过导线流向正极，而氧化剂从正极上得到电子，两极之间再通过,盐桥,及原电池内部,溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路,构成有稳定电流的闭合回路。,第,2,课时,复习：3.两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路;把化,1.,利用反应,Zn+2FeCl,3,=2FeCl,2,+ZnCl,2,，设计出两种原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。,参考答案,(+),(-),G,Zn,Pt,FeCl,3,溶液,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,(+),(-),ZnCl,2,溶液,FeCl,3,溶液,盐桥,G,Zn,C,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,（,1,）根据氧化还原反应电子转移判断,电极反应,。,（,2,）根据电极反应确定合适的,电极材料,和,电解质溶液,巩固练习：,1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，,2.,依据氧化还原反应：,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。,C,U,铜,银,正,AgNO,3,溶液,2Ag +2e=2Ag,Cu-2e=Cu,+,-,-,2+,2.依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2,3.,用铜片、银片、,Cu(NO,3,),2,溶液、,AgNO,3,溶液、导线和盐桥（装有琼脂,-KNO,3,的,U,型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）,在外电路中，电流由铜电极流向银电极,正极反应为：,Ag,+,+e,-,=Ag,实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作,将铜片浸入,AgNO,3,溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,A B,C,D,C,3.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、,二、原电池正负极判断,原电池原理的应用,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-NaOH,中,是正极,是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,二、原电池正负极判断原电池原理的应用1.由组成原电池的电,1.,由组成原电池的电极材料判断,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,1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子（电流）流动的方向,1.,由组成原电池的电极材料判断,2.,根据电子（电流）流动的方向判断,3