【创新设计】高中化学 原电池的工作原理课件 苏教版选修4

⑧
(×)
负极：Fe－2e- ＝Fe2+
⑨ (∨)
正极：2H++2e-＝H2↑ 总反应： Fe+2H+＝ Fe2++H2↑ 或 Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
例： 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个 原电池，画出示意图，写出电ห้องสมุดไป่ตู้反应。
负极：Fe – 2e- =Fe2+
Fe Fe
探究一： 预测Ｐ１3[实验1] 的现象和结论
现象: 锌粉溶解,有红色物质析出,温度迅速上升.
结论:
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
化学能
热能
[设疑]除了可以将该反应放出的能量转化 为热能之外，还能通过该反应将化学能转化 为什么能量？
Zn
Cu
CuSO4
Zn
Cu
CuSO4
电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）
宏观判断： ①根据电极材料 较活泼的电极材料 ——负极
较不活泼的电极材料——正极 发生氧化反应的极 ——负极 ②根据原电池电极 发生的反应 发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极 ③根据电极增重还是减重 工作后 质量减少的电极 ——负极
④根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
(3)锌片不断溶解，c(H+) 不断减小
稀硫酸
Zn
+
Cu
锌片： Zn－2e-=Zn2+
ee（氧化反应）
2H 铜片： ++2e-=H2↑
（还原反应）
总反应：
Zn2+ H+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
稀硫酸
H+
[设疑]请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的 反应是吸热反应还是放热反应？并设计实验方案加 以证明
AgNO3 CuSO
4
Ｃｕ－2e- ＝Ｃｕ2+ 2Ag++2e- ＝2Ag
3、把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出 电极反应式及电池反应方程式
盐桥 —
+
Zn Cu
Zn
Cu
ZnSO4
H2SO4
(-)：Zn – 2e- = Zn2+ (+)：2H+ +2e- = H2↑ 电池反应：
H2SO4
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
思考：2、 此电池的优点？
此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。
[知识回顾]
Cu C
② ③
①
Zn Cu
②
③
④
盐桥
⑤
练习
1. 将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶 液中,下列各叙述正确性的是 (C D ) A. 锌片做负极，锌发生还原反应 B. 铜片做正极，铜得电子 C. 溶液中的PH值增大 D. 锌片、铜片同时有气泡冒出，说明锌片 不纯
下列制氢气的反应速率最快的是 （ D ） 例2 ： A. 纯锌和1mol/L 硫酸； B. 纯锌和18 mol/L 硫酸； C. 粗锌和 1mol/L 盐酸； D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
原电池原理应用： (3)比较金属腐蚀的快慢
例3： 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
A
B
B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液
C
练习2：根据下式所表示的氧化还原反应设计 一个原电池： Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s) ⑴装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的 装置简图； ⑵注明原电池的正极和负极； ⑶注明外电路中电子的流向； ⑷写出两个电极上的电极反应。
负极：2 Al — 6e- =2Al 3+
正极： 6H+ + 6e- =3 H2↑
稀H2SO4 总：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 ↑ 负极： Cu —2e- = Cu 2+
正极： 4H+ +2NO3－ + 2 e- = 2NO2 + 2H2O
总：Cu + 4H+ +2NO3－= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O
Cu Cu
正极：Cu2+ +2e- =Cu
CuSO4 FeSO4 CuSO
4
设计原电池的思路： 前提：是氧化还原反应
根据负极氧化、正极还原写出电极反应式 半电池：
电极材料 电解质溶液 根据电极反应确定
还原剂（电极材料）和氧化产物（电解质溶液）为负极的半电池 氧化剂（电解质溶液）和还原产物（电极材料）为正极的半电池 （或其它不活泼材料） 外电路 用导线连通，可以接用电器
稀 硫 酸 NaCl溶液
负极： Mg — 2e- = Mg2+
正极： 2H+ + 2e- = H2↑
总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ↑
稀硫酸
负极：2 Al+ 8OH－—6e- =2Al O2－ +4H2O 正极：6H+ + 6 e- =3 H2↑ 总：2Al+ 2OH－ +2H2O =2Al O2－ + 3H2 ↑
前提条件：有自发的氧化还原反应 （1）有两种活泼性不同的导电材料 (不同的金属或金属与非金属导体）作电极 （2）两个电极必须插入电解质溶液中
（3）两极相连形成闭合回路 （用导线连接或电
极直接接触）
原电池的正负极的判断方法
微观判断 电子流出的极 ——负极
（根据电子流动 电子流入的极 ——正极 方向）
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为
Z>Y>X>W ________________
三、原电池的主要应用： 1.进行金属活动性强弱比较； 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.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。
4.解释某些化学现象
5.利用原电池原理设计新型化学电池；
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
练习：
利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一 个原电池，画出示意图，写出电极反应。
负极：Cu-2e- =Cu2+
C
C
Cu
Cu
正极：2Fe3＋＋2e- =2Fe2+
FeClFeCl CuSO 3 3
4
随堂练习
1.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐 变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、 C应是下列各组中的哪一组（ D ） G A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4
(1)比较金属活动性强弱。 原电池原理应用：
例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（ C ） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多； C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
原电池原理应用：(2)比较反应速率
探究二：
预测Ｐ１3[实验2] 的现象 和结论 现象:
锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转. 结论: Zn-2e-=Zn2+
2eZn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
Cu2++2e-=Cu
化学能
电能
一、原电池的工作原理
1.电路：
外电路
电子流向：由失电子的一极向得电子的一极 电流方向：与电子流向相反
专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
第一课时
一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林 太太揭开了病因： 病因： 由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不 同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成 原电池，产生微小的电流，使得格林太太头 痛。 处方： 必须换掉其中一颗假牙。
实验1.
铜 稀硫酸
锌
观察到什么现象?
实验2
观察到什么现象？ 与实验1有什么区别？
铜 稀硫酸
锌
G 实验3.
铜
锌
稀硫酸
1.电流计的指针发生如何变化? 2.铜片上为什么有气泡产生? 3.锌片的质量有无变化?溶液中的c(H+)如何变化? 4.写出锌片上和铜片上变化的离子方程式。
Zn
Cu
现象
(1)电流表指针有偏转 (2)铜片上有气泡产生
内电路
阴离子流向与 电子流向一致
阳离子流向与 电流一致
负极：电子流出的一极
2.电极：
正极：电子流入的一极 负极（氧化反应）： Zn－2e-＝Zn2+
3.电极反应式：
正极（还原反应）： Cu2++2e-=Cu
4.总反应式（氧化还原反应）：
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
二、形成原电池的一般条件
练习：1、下列关于下图所示原电池的说法正确的是
（ BC ）
Cu
A 铝片为正极
B 正极上有H2产生 C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色 沉淀析出 D 当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2