人教版选修四原电池
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人教版高中化学选修四 化学电源 PPT课件
特点:比铅蓄电池耐用,可密封反复使用。
燃料电池汽车
四、燃料电池:
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能 直接转换成电能的化学电池。(氢气、烃、肼、甲 醇、氨、煤气燃料电池……)
1、氢氧燃料电池
中性 负极: 2H2-4e-==4H+ 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
负极 4Al-12e-=4Al3+ 正极 3O2+6H2O+12e-=12OH总反应式: 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
练习6: 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而 得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液, 电流总反应式为:
Zns+2MnO2s+H2Ol=ZnOH2s+Mn2O3s
铅蓄电池的充放电过程:
Pb+PbO2+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
优点: 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点: 比能量低、笨重、废弃电池污染环境
➢其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂离子电 池……
2、银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨,负极盖填充锌汞 合金,电解质溶液KOH溶液。反应式为: 2Ag+Zn(OH充)放2 电电 Zn+Ag2O+H2O 写出放电时的电极反应式。
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2++Mn2O3 + 2NH3 + H2O
优点:制作简单、价格便宜。 缺点:放电时间短,电压下降快。
2、碱性锌-锰干电池
电池反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极:(Zn)
燃料电池汽车
四、燃料电池:
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能 直接转换成电能的化学电池。(氢气、烃、肼、甲 醇、氨、煤气燃料电池……)
1、氢氧燃料电池
中性 负极: 2H2-4e-==4H+ 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
负极 4Al-12e-=4Al3+ 正极 3O2+6H2O+12e-=12OH总反应式: 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
练习6: 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而 得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液, 电流总反应式为:
Zns+2MnO2s+H2Ol=ZnOH2s+Mn2O3s
铅蓄电池的充放电过程:
Pb+PbO2+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
优点: 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点: 比能量低、笨重、废弃电池污染环境
➢其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂离子电 池……
2、银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨,负极盖填充锌汞 合金,电解质溶液KOH溶液。反应式为: 2Ag+Zn(OH充)放2 电电 Zn+Ag2O+H2O 写出放电时的电极反应式。
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2++Mn2O3 + 2NH3 + H2O
优点:制作简单、价格便宜。 缺点:放电时间短,电压下降快。
2、碱性锌-锰干电池
电池反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极:(Zn)
高中化学人教版选修四第41课《原电池》讲解稿
高中化学人教版选修四第41课《原电池》讲解稿一、引言本课我们将学习原电池的相关知识。
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,广泛应用于我们的日常生活和工业生产中。
二、原电池的构成和工作原理原电池由两个半电池和电解质组成。
半电池分为阳极和阴极,电解质则负责传递离子。
当阳极和阴极通过电解质相连时,化学反应会导致电子在电路中流动,产生电流。
三、原电池的种类1. 干电池干电池是一种常见的原电池,它使用固态或半固态的电解质。
干电池具有体积小、重量轻、使用方便等特点,广泛应用于电子设备、玩具等领域。
2. 燃料电池燃料电池是一种利用化学能直接转化为电能的装置。
它使用可燃性物质(如氢气、甲醇等)作为燃料,通过与氧气发生反应产生电能。
燃料电池具有高能量转化效率、环保等优点,在汽车、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
四、原电池的应用1. 电子设备原电池广泛应用于各种电子设备,如手持式电子产品、遥控器、闹钟等。
干电池由于便携性好且寿命较长,成为这些设备的常用电源。
2. 交通工具燃料电池作为一种新型的清洁能源装置,被广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具。
燃料电池车辆具有零排放、低噪音等特点,有望成为未来交通工具的主流。
五、总结原电池作为一种将化学能转化为电能的装置,在我们的生活和工业生产中扮演着重要角色。
通过学习本课,我们了解了原电池的构成和工作原理,以及干电池和燃料电池的种类和应用领域。
希望同学们能够将所学知识应用到实际生活中,进一步加深对原电池的理解。
谢谢!。
人教版高中化学选修四4.1《原电池》课件 (共19张PPT)
第一节 原电池
下列装置中能构成原电池的是:
A
没有两个活泼性不同的导体作电极
B
C
没有电解质溶液
D
没有形成闭合回路
原电池的构成条件:
• 1.能自发进行氧化还原反应 • 2.两个活泼性不同的导体作电极 • 3.有电解质溶液 • 4.形成闭合回路
实验探究㈠
请根据反应:Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
本堂小结
⒈原电池的功能: ⒉原电池的工作原理:
⒊原电池输出电能的能力:
本堂小结
⒈原电池的功能:将化学能转化为电能 ⒉原电池的工作原理: ①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。 ②在原电池的内部,通过阴阳离子的定向移动而形 成内电路。 ⒊原电池输出电能的能力,取决于 ①装置设计的合理性; ②组成原电池的反应物的氧化还原能力。
练习
根据反应:Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 设计一个带盐桥的原电池。 ⑴画出此原电池的装置简图; ⑵注明原电池的正负极; 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式。
实验方案
实验探究㈡
请根据反应:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
设计一个能产生持续、稳定电流 的原电池,并进行实验。
实验装置构成及实验现象
正极
电极材料 电解质溶液
负极
装置图
连通两烧杯 溶液的材料
电流表读数 是否稳定
原电池的工作原理
e- → e- → 1.外电路中电子从
←ClK +→
设计一个原电池。
正极 电解质溶液 电极材料 负极 装置图
下列装置中能构成原电池的是:
A
没有两个活泼性不同的导体作电极
B
C
没有电解质溶液
D
没有形成闭合回路
原电池的构成条件:
• 1.能自发进行氧化还原反应 • 2.两个活泼性不同的导体作电极 • 3.有电解质溶液 • 4.形成闭合回路
实验探究㈠
请根据反应:Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
本堂小结
⒈原电池的功能: ⒉原电池的工作原理:
⒊原电池输出电能的能力:
本堂小结
⒈原电池的功能:将化学能转化为电能 ⒉原电池的工作原理: ①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。 ②在原电池的内部,通过阴阳离子的定向移动而形 成内电路。 ⒊原电池输出电能的能力,取决于 ①装置设计的合理性; ②组成原电池的反应物的氧化还原能力。
练习
根据反应:Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 设计一个带盐桥的原电池。 ⑴画出此原电池的装置简图; ⑵注明原电池的正负极; 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式。
实验方案
实验探究㈡
请根据反应:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
设计一个能产生持续、稳定电流 的原电池,并进行实验。
实验装置构成及实验现象
正极
电极材料 电解质溶液
负极
装置图
连通两烧杯 溶液的材料
电流表读数 是否稳定
原电池的工作原理
e- → e- → 1.外电路中电子从
←ClK +→
设计一个原电池。
正极 电解质溶液 电极材料 负极 装置图
人教版高中化学《选修4》课件原电池
短路的原电池,电子 从Zn直接流向Cu。
CuSO4溶液
Zn
e-
Cu
有电流 CuSO4溶液
Zn 、Cu分开的原电 池,电子从Zn经导线 流向Cu。
实验探究
设计图 Zn
ee-
实验记录 Cu
记录短时 间内电流 计指针偏 转角度的 变化?
现象
电流计指 针偏转的 角度逐渐 变小。 Zn片上有 Cu生成。
解释
人教版电化学基础
第一节 原电池
判断下列装置是否是原电池?
Zn
Cu Zn Zn
酒 精
Zn Cu Zn
稀 HCl
Cu
稀HCl
稀HCl
稀H2SO4
原电池装置?
Zn Cu Zn
电流表指针偏转?
Cu Zn Cu
CuSO4溶液
CuSO4溶液
CuSO4溶液
原电池类型
Zn
e-
外电路是 否有电流
结论
Cu 无电流
CuSO4溶液
Zn
Cu
短路的原电 池,分流了锌 失去的部分 电子,造成导 线中电流逐 渐减弱。
CuSO4溶液
使原电池产生持续电流的解决方案
Zn
KCl溶液
Cu
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
KCl溶液
动手
现
实验
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
有稳定电流,锌片溶解,铜片上生成铜 象: 锌半电池 铜半电池
(1)画出原电池的装置简图 (2)注明原电池的正极和负极
(3)注明外电路中电子的流向
(4)写出两个电极上的电极反应
动 手 实 验
实验装置
Zn
CuSO4溶液
Zn
e-
Cu
有电流 CuSO4溶液
Zn 、Cu分开的原电 池,电子从Zn经导线 流向Cu。
实验探究
设计图 Zn
ee-
实验记录 Cu
记录短时 间内电流 计指针偏 转角度的 变化?
现象
电流计指 针偏转的 角度逐渐 变小。 Zn片上有 Cu生成。
解释
人教版电化学基础
第一节 原电池
判断下列装置是否是原电池?
Zn
Cu Zn Zn
酒 精
Zn Cu Zn
稀 HCl
Cu
稀HCl
稀HCl
稀H2SO4
原电池装置?
Zn Cu Zn
电流表指针偏转?
Cu Zn Cu
CuSO4溶液
CuSO4溶液
CuSO4溶液
原电池类型
Zn
e-
外电路是 否有电流
结论
Cu 无电流
CuSO4溶液
Zn
Cu
短路的原电 池,分流了锌 失去的部分 电子,造成导 线中电流逐 渐减弱。
CuSO4溶液
使原电池产生持续电流的解决方案
Zn
KCl溶液
Cu
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
KCl溶液
动手
现
实验
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
有稳定电流,锌片溶解,铜片上生成铜 象: 锌半电池 铜半电池
(1)画出原电池的装置简图 (2)注明原电池的正极和负极
(3)注明外电路中电子的流向
(4)写出两个电极上的电极反应
动 手 实 验
实验装置
Zn
人教版高二化学选修4教学课件:第四章4.1 原电池(共12张PPT)
例:写出下列装置的电极反应式
二、设计原电池
设计思路
1. 写出电极反应式 将已知的氧化还原反应拆分为氧化反应和还原
反应两个半反应。 2. 确定电极材料
以两极反应原理为依据,确定电极材料。 如,发生氧化反应的物质为金属单质,可用该 金属直接作负极;用较不活泼的金属(或能导电的惰 性材料)作正极。 3. 确定电解质溶液 一般选用总反应式中的电解质溶液;若有盐桥 ,阳离子与电极相对应,电极不与电解质溶液反应
2. 工作原理
电极反Байду номын сангаас式的书写
(1)遵循离子方程式书写规则。 注意:生成难溶物沉积在电极上,不标“↓”。
(2)方法步骤 标变价→列物质→注得失→配守恒
负极:氧化反应,还原剂 − ne- ══ 氧化产物 正极:还原反应,氧化剂 + ne- ══ 还原产物 电池反应 = 负极反应式 + 正极反应式
注意:同时书写正负极反应式,以得失电子数 相等配平;书写单个电极反应式,化为最简整数比 。
第四章 电化学基础
第一节 原电池
一、原电池
−
+
1. 装置
盐桥:装有含琼胶的KCl饱和溶液 盐桥的作用: ① 构成闭合回路。 ② 平衡电荷。盐桥中的阴、阳离子定向迁移(溶液中的离子不能通过盐桥),使电
解质溶液保持电中性,反应持续进行,能长时间稳定放电。 ③ 避免电极与电解质溶液直接反应,最大程度地将化学能转化为电能。
达标练习
教材 P73 习题
课后作业
学法 P105-106
这一 样个 的人 人所 才受 有的 学教 问育 。超
过 了 自 己 的 智 力 ,
You made my day!
我们,还在路上……
高中化学选修四原电池课件人教版
电流产生:正极 和负极之间形成 电势差,产生电 流
原电池的分类
干电池
充电电池
燃料电池
碱性电池
锂离子电池
镍镉电池
原电池的应用
化学电源:将化学 能转化为电能
工业生产:促进物 质转化
生物医学:为生命 活动提供能源
环保领域:处理废 物、净化环境
原电池中的氧化还原反 应
氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应的定义:氧化还原反应是指物质之间发生的电子转移反应, 其中氧化剂获得电子并还原其他物质,而还原剂失去电子并被氧化。
氧化还原反应的电子转移
氧化还原反应的定 义:氧化还原反应 是指反应过程中有 电子转移的化学反 应。
电子转移的方向: 在氧化还原反应中, 电子从还原剂转移 到氧化剂。
电子转移的数目: 电子转移的数目与 反应中氧化剂和还 原剂的化合价变化 有关。
氧化还原反应的实 质:氧化还原反应 的实质是电子转移 ,即电子从一个原 子或分子转移到另 一个原子或分子。
高中化学选修四原 电池课件人教版
,
汇报人:
原电池的原理 和构成
原电池中的氧 化还原反应
原电池的组成 和结构
原电池的工作 原理和能量转 化
原电池的实际 应用和案例分 析
原电池的原理和构成
原电池的工作原理
氧化还原反应: 在原电池中, 氧化反应和还 原反应分别在 两个电极上发
生
电子转移:电 子通过导线从 负极流向正极, 实现化学能转
原电池与其他储能方式的比较
添加标题
原电池与干电池的比较:干电池是一种化学电源,通过化学反应将化学能转化为电能, 而原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
添加标题
原电池与蓄电池的比较:蓄电池是一种可充电的化学电源,通过充电和放电过程实现能 量的储存和释放,而原电池是一种不可充电的化学电源。
人教版高中化学选修四课件第一节原电池原理
2019/2/2
5
一、原电池
1 什么是原电池?
把 化学能 转化为 电能 的 装置 就叫 原电池。
2019/2/2
6
2.构成原电池的条件是什么?
(1)有两个相连的电极
导体;
相连的形式可以多种多样的;
电极材料可以多种多样。 哪种是负极? 两种活泼不同的金属。 电极本身都参与反应吗? 一种金属与一种非金属(如石墨)。 哪个是负极? 电极本身参与反应吗? 也可以两电极都是其它材料。 哪个是负极? 电极本身一定参与反应吗?
活泼性,还原性依次减弱。
2019/2/2 10
4 、 原 电 池 的 工 作 原 理 什 么 ?
2019/2/2 11
失e,沿导线传递,有电流产生
氧化反应 Zn-2e=Zn2+
还原反应
负极 铜锌原电池 正极
阳离子 阴离子
2H++2e-=H2↑
电解质溶液
阳离子
电 负极: Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 极 正极:2H++2e-=H ↑ (还原反应) 2 反 应 总反应: Zn+2H+=Zn2++H2↑ (离子方程式) Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(化学方程式) ↑
15
2019/2/2
⑥
(× )
-=Zn2+ Zn - 2e 负极:
⑦
(∨ )
正极: Cu2++2e-=Cu 总反应:Zn+Cu2+=Zn2++Cu 或Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
2019/2/2 16
⑧
(× )
高中化学 人教版选修4 课件:第四章 第一节 原 电 池(36张PPT)
要点二 原电池的设计
理论上,能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池, 实际设计时应注意以下几方面: 提供 (1) 用 还原性较强 ________ 的物质作为负极,向外电路 ________ 得到 电子;用 氧化性较强 ________ 的物质作为正极,从外电路 ________ 电子。
阴阳离子的定向移动 (2) 将两极浸在电解质溶液 ________ 中,通过 __________________ 形成内电路。 导线 流向正极,再通过 (3) 放电时负极上的电子通过 ________ 溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路,其中阳离子移 向________ 正 正 极,阴离子移向________ 负 极。
负极——电子流出极,电流流入极或阴离子定向移向极
正极——电子流入极,电流流出极或阳离子定向移向极
栏 目 链 接
3.根据两极发生的变化判断
负极——失去电子,化合价升高,发生氧化反现象判断
负极——会逐渐溶解,质量减小
正极——有气泡逸出或质量增加
栏 目 链 接
三、原电池正负极的判断方法
负极:活泼性__强__的金属,发生__氧化__反应。
正极:活泼性__弱__的金属或导体,发生__还原__反应。 原电池正负极判断: 1.根据电极材料判断 负极——活泼性较强的金属
栏 目 链 接
正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属
注意:活泼金属不一定做负极,如Mg、Al在NaOH溶液中, Al做负极。 2.根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子 的定向移动方向判断
栏 目 链 接
(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,
(2)确定电极材料。
如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负
人教版高中化学选修四4-1原电池(课件)(共47张ppt)
H2SO4溶液
H2SO4溶液
H2SO4溶液
条件二 溶液的性质
Zn G Cu Zn G Cu
乙
醇
C
H2SO4溶液
铜锌原电池
结论二
两个电极插入电解质溶液中。
条件三
Zn
线路的连接
Cu Zn G Cu
稀硫酸
D
稀硫酸
H2SO4溶液
铜锌原电池
结论三 两个电极用导线相连构成闭合回路。
交流研讨
原电池的正负极判断
原电池的雏形
理论解释 :生物Volta,A.1745-1827)
1800年建立伏打电堆模型。
伏打电池是 实用电池的开端。
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑 专用电池
摄像机 专用电池
“神六”用 太阳能电池
交流研讨
一、实验探究:原电池工作原理
交流研讨
• 1.为什么装置中的铜片上会有气泡出现呢?该现象和 铜片与稀硫酸不反应的结论相矛盾吗? • 2.铜片上的电子从哪来? • 3.锌片的质量有无变化?溶液中c(H+)如何变化? • 4.写出锌片和铜片上变化的离子方程式。 • 5.电流表中指针发生偏转说明有电流通过,这又证明 了什么呢? • 6. 根据物理知识,判断上述原电池的正负极。
-
2+
FeCl3溶液
A
Mg
Al
稀硫酸溶液 NaOH溶液
学以致用
3.下列说法中正确的是(D ) 化学能转化为电能 的装 置 A.原电池是把 电能转化为化学能 B.原电池中电子流出的一极是负极 正极 ,
发生氧化反应 均发生 C.原电池两极 分别发生 氧化反应 和还原反应
D.原电池中的阳离子向正极移动
人教版化学选修四原电池课件
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___铜______;电解质溶液Y是 Ag_N_O__3; (2)银电极为电池的___正____极,发生的电极反应为
___2_A_g_+_+_2_e_-=_2_A_g;X电极上发生的电极反应为 ____C_u_-_2e_-_=_C_u_2+_。 (3)外电路中的电子是从__C_u__电极流向__A_g___电
必发生 失电子
的 氧化反应 原电池
必发生 得电子
的 还原反应
与原 电 池 相关的概念
外电路
1.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:负极:电子流出的一极
正极:电子流入的一极
负极: Zn-2e-= Zn2+
3.电极反应式:
正极: 2H++ 2e-= H2↑
②组 ③组 ④组
蜂鸣器 区别
响
响
响
两极材料不同
不响
结论
活泼性不同 负极:较活泼的金属 的两个电极 正极:较不活泼的金属、石墨等
活动探究2
⑤
⑥
⑦
H2
橙汁
蜂鸣器 区别
⑤组 ⑥组
响
不响
溶液导电性不同
⑦组
响
结论 电极材料均需插入电解质溶液中
活动探究3
⑧
⑨
蜂鸣器 区别 结论
⑧组 响
⑨组 不响
电解质溶液是否连通
A.Mg
B.Fe
C.Al
D.Cu
2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质
溶液的 pH( C )
A.不变
(1)电极X的材料是___铜______;电解质溶液Y是 Ag_N_O__3; (2)银电极为电池的___正____极,发生的电极反应为
___2_A_g_+_+_2_e_-=_2_A_g;X电极上发生的电极反应为 ____C_u_-_2e_-_=_C_u_2+_。 (3)外电路中的电子是从__C_u__电极流向__A_g___电
必发生 失电子
的 氧化反应 原电池
必发生 得电子
的 还原反应
与原 电 池 相关的概念
外电路
1.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:负极:电子流出的一极
正极:电子流入的一极
负极: Zn-2e-= Zn2+
3.电极反应式:
正极: 2H++ 2e-= H2↑
②组 ③组 ④组
蜂鸣器 区别
响
响
响
两极材料不同
不响
结论
活泼性不同 负极:较活泼的金属 的两个电极 正极:较不活泼的金属、石墨等
活动探究2
⑤
⑥
⑦
H2
橙汁
蜂鸣器 区别
⑤组 ⑥组
响
不响
溶液导电性不同
⑦组
响
结论 电极材料均需插入电解质溶液中
活动探究3
⑧
⑨
蜂鸣器 区别 结论
⑧组 响
⑨组 不响
电解质溶液是否连通
A.Mg
B.Fe
C.Al
D.Cu
2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质
溶液的 pH( C )
A.不变
人教版选修4高中化学 第一节:原电池(共33张PPT)
(3)两极相连形成闭合电路。
两极一液成回路,氧化还原是中心。
练习 判断下列装置哪些属于原电池?
(1)
(2)
(3)
(4)
(5) Zn Cu (6)Zn
Cu (7) Zn
Cu
CuSO4
C2H5OH
ZnSO4 CuSO4
想一想
锌片
➢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?
Zn
A
Cu
电流计指针不偏转,
且铜片和锌片上均无
明显现象(uSO4
上述装置构成了原电池吗?为什么?
(溶液不保持电中性)
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?
A Zn 盐桥 Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥:
在U型管中装满 用饱和KCl溶液和琼 脂作成的冻胶。
第四章 电 化学基础
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。
复习回顾 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: ①外形--无外加电源 ②自发的氧化还原反应才可能被设计成原 电池
原电池工作原理 负极 Zn-2e- = Zn2+ 氧化反应
【结论2】改进后的原电池装置化学能不会
自动释放。 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。
实验探究
请根据反应:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + 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。
两极一液成回路,氧化还原是中心。
练习 判断下列装置哪些属于原电池?
(1)
(2)
(3)
(4)
(5) Zn Cu (6)Zn
Cu (7) Zn
Cu
CuSO4
C2H5OH
ZnSO4 CuSO4
想一想
锌片
➢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?
Zn
A
Cu
电流计指针不偏转,
且铜片和锌片上均无
明显现象(uSO4
上述装置构成了原电池吗?为什么?
(溶液不保持电中性)
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?
A Zn 盐桥 Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥:
在U型管中装满 用饱和KCl溶液和琼 脂作成的冻胶。
第四章 电 化学基础
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。
复习回顾 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: ①外形--无外加电源 ②自发的氧化还原反应才可能被设计成原 电池
原电池工作原理 负极 Zn-2e- = Zn2+ 氧化反应
【结论2】改进后的原电池装置化学能不会
自动释放。 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。
实验探究
请根据反应:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + 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。
人教版高二化学选修四4-1:原电池
(3)写出正极的电极反应式; (4)由燃料电池总反应式减去正极的电
极反应式得到负极的电极反应式。
练习1、氢气是燃料电池最简单的燃料,虽 然使用方便,却受到价格和来源的限制。常 用的燃料往往是某些碳氢化合物,如:甲烷、 汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中a极的 电极反应式:
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
(3)钢铁腐蚀的防护
1、改变金属的内部组织结构:如将Cr、Ni等金属加 进钢里制成合金钢。
2、金属表面覆盖保护层:如油漆、油脂等,电镀 (Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜)作保护层。 原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 原理:形成原电池反应 时,让被保护金属做正 极,不反应,起到保护 作用;而活泼金属反应 受到腐蚀。
练习:下列装置是不是原电池?若是,指出正负极.
Zn
Cu
Fe
C
NaCl
铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线 和盐桥(装有琼脂-KNO3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( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为:Ag++e-=Ag
例题2
请写出下列电极反应式:
思考:若把电解质溶液换为NaOH溶液,写出电极反应式。
总反应为:Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
M2Agl为+2负Na极O,H+电2H极2反O=应2:NMaAgl-O22+e3-H=2↑Mg2+ Mg Al为氧正化极反,应电,极为反负应极:2H++2e-=H2↑ 为
2、分析右图,按要求写出有关反应方程式:
极反应式得到负极的电极反应式。
练习1、氢气是燃料电池最简单的燃料,虽 然使用方便,却受到价格和来源的限制。常 用的燃料往往是某些碳氢化合物,如:甲烷、 汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中a极的 电极反应式:
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
(3)钢铁腐蚀的防护
1、改变金属的内部组织结构:如将Cr、Ni等金属加 进钢里制成合金钢。
2、金属表面覆盖保护层:如油漆、油脂等,电镀 (Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜)作保护层。 原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 原理:形成原电池反应 时,让被保护金属做正 极,不反应,起到保护 作用;而活泼金属反应 受到腐蚀。
练习:下列装置是不是原电池?若是,指出正负极.
Zn
Cu
Fe
C
NaCl
铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线 和盐桥(装有琼脂-KNO3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( )
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为:Ag++e-=Ag
例题2
请写出下列电极反应式:
思考:若把电解质溶液换为NaOH溶液,写出电极反应式。
总反应为:Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
M2Agl为+2负Na极O,H+电2H极2反O=应2:NMaAgl-O22+e3-H=2↑Mg2+ Mg Al为氧正化极反,应电,极为反负应极:2H++2e-=H2↑ 为
2、分析右图,按要求写出有关反应方程式:
人教化学选修4第四章第一节 原 电 池(共21张PPT)
N a C l溶 液
Zn C u Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Cu
√E
F
M
N
CCuu2SSOO 44
酒精
N a C l溶 液
H2SO4 H2SO4
三.简单原电池的工作原理:
外电路
负极
电子沿导线传递,产生电流 正极
活泼金属
A
失去电子 Zn-
不活泼金属或石墨
Cu 溶液中阳离子
氧化反应
得到电子
Zn- 2e- = Zn2+
相同点:电极反应本质相同 不同点: 构造不同
优点: 1.有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应, 增加了原电池的使用寿命。
2.离子在盐桥中作定向移动,使离子移动更加有序, 电流持续稳定 ,提高了原电池的使用效率。
练习三
(高考真题)依据氧化还原反应: 2Ag+(aq) + Cu(s) == Cu2+(aq) + 2Ag(s)
第四章 电化学基础
第1节 原电池
• 实验:将锌片和铜片用导线连接(导线中间 接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸 的烧杯中,观察现象
[实验现象]:铜片上有气泡产生,锌片不断溶解 ,电流表的指针发生偏转。 [实验结论]:导线中有电流通过
为什么会出现上面的现象?
一、原电池: 是将化学能转化为电能的装置
1、构成原电池的条件 2、探究“单液电池”,寻找 改进方法—“双液电池” 3、具有盐桥原电池的反应原 理作用
二、原电池的构成条件
1.两种不同的金属 (或一种金属与石墨或金属氧化物) 做电极
2.用导线相连(或直接接触)形成闭合回路
3.电极插入电解质溶液里
人教版化学选修四4.1原电池
【结论2】改进后的原电池装置化学能不会 自动释放,易控制
【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发 生反应
学以致用
请你在实验2的基础上,设计一组电池, 让贺卡(2V)稳定的工作。
学以致用
原电池设 计
请利用:Fe 2(SO4 )3+ Fe = 3Fe SO4 的反应原理,设计一个带盐桥的原电 池装置,并书写电极反应。
Cu 盐桥:实验室通常用
饱和的KCl溶液和胶冻
状的琼脂装入U型管
mA
负
极
内电路
Zn
—
氧化
SO4 2Zn2+
盐
K+
Zn2+
反应
桥 Cl-
+ SO4 2-
Cu2还+ 原 反应
外电路
正 极
Cu
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
【结论1】改进后的原电池装置电压稳定,工 作时具有较高的能量转换率
正极_______2_H__+_+__2e-=H2↑ 总反应式是____F_e_+__H_2_S_O__4_=_F_e_S__O_4_+_H__2_↑__ 如将稀硫酸改为浓硝酸则: ①Cu作_负___极, ②Fe作__正__极 电极反应式是:负极_C_u_-_2_e_-_=_C__u_2_+
正极_______2_N__O_3_-_+_4_H__+_+_2_e_-==2NO2 ↑ +2 总反应式是__C_u_+__4_H_N__O__3(_浓__)_=_C__u_(_N_O__3_)_2+__2_N__O2 ↑ +2
原电池
【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发 生反应
学以致用
请你在实验2的基础上,设计一组电池, 让贺卡(2V)稳定的工作。
学以致用
原电池设 计
请利用:Fe 2(SO4 )3+ Fe = 3Fe SO4 的反应原理,设计一个带盐桥的原电 池装置,并书写电极反应。
Cu 盐桥:实验室通常用
饱和的KCl溶液和胶冻
状的琼脂装入U型管
mA
负
极
内电路
Zn
—
氧化
SO4 2Zn2+
盐
K+
Zn2+
反应
桥 Cl-
+ SO4 2-
Cu2还+ 原 反应
外电路
正 极
Cu
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
【结论1】改进后的原电池装置电压稳定,工 作时具有较高的能量转换率
正极_______2_H__+_+__2e-=H2↑ 总反应式是____F_e_+__H_2_S_O__4_=_F_e_S__O_4_+_H__2_↑__ 如将稀硫酸改为浓硝酸则: ①Cu作_负___极, ②Fe作__正__极 电极反应式是:负极_C_u_-_2_e_-_=_C__u_2_+
正极_______2_N__O_3_-_+_4_H__+_+_2_e_-==2NO2 ↑ +2 总反应式是__C_u_+__4_H_N__O__3(_浓__)_=_C__u_(_N_O__3_)_2+__2_N__O2 ↑ +2
原电池
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.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断
负极-- 牺牲、溶解 ; 正极-- 增重、气泡 ;
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断 6.燃料电池中
正极
Zn -
负
2H++2e-=H2↑ 还原反应
A
总反应式:
Cu
正
Zn+2H+=
Zn2++H2↑
现象:
Zn2+ H+ H+
锌棒溶解,铜棒上 有气泡
稀硫酸 .
4.原电池工作原理
负极
e-
A
Zn-
正极 Cu
Zn2+
负极
H+ H+ SO42-
阳离子
阴离. 子
正极
思考与练习 下列哪几个装置能形成原电池?
Zn
燃料在 负极 反应 氧化剂在 正极 反应
.
五、原电池原理的应用
1.判断金属的活动性 原电池的负极为较活泼的金属,发生氧化反应。
把 A 、 B 、 C 、 D 四 块 金 属 泡 在 稀 H2SO4 中,用导线两两相连可以组成各种原电池。 若A、B相连时,A为负极;C、D相连,D上 有气泡逸出;A、C相连时A极减轻;B、D相 连,B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大 到小排列为__A>_C_>D_>_B__。
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
H 2S O 4
A
V
Zn
Cu
H 2S O 4
B
V
Fe
Cu
H 2S O 4
C
X
Cu
D
V
Zn
Cu
酒精
N a C l溶 液
H 2S O 4
H 2SO 4 H 2SO 4
E
X
F
X
.
G
V
H
X
想一想
➢理论上应看到只在铜片 锌片
上有金属析出,实际上锌 片上也有金属产生,这是 什么原因导致的呢?
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
件条
水膜呈酸性。
CO2+H2O H2CO3
H++HCO
-
3
水膜呈中性或酸性很弱。
应 电 负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+
极 正极C(+) 反 总反应:
2H++2e=H2↑
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe-4e=2Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
➢最终又会造成什么后果?
怎样避免和克服呢?
A 铜片
CuSO4
.
思考:如何才能得到持续稳
定的电流?
A
分析:
Cu CuSO4
由于锌片与硫酸铜溶
Zn 液直接接触,铜在锌片表
面析出,锌表面也构成了 原电池,进一步加速铜在 锌表面析出,致使向外输 出的电流强度减弱。当锌 片表面完全被铜覆盖后, 不再构成原电池,也就没 有电流产生。
半电池
氧化剂和还原产物为正极的
半电池
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
.
练习:
利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个 原电池,画出示意图,写出电极反应。
Fe Fe Cu Cu 负极:Fe – 2e- =Fe2+
CuSO4
FeSO4 CuSO4
正极:Cu2+ +2e- =Cu
.
四、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- 活泼性强 的金属
正极- 活泼性弱 的金属 或 非金属 导体,以及某些金属氧化物
可以理解成:
负极 与电解质溶液反应 练习:Mg-Al-H2SO4中 Al 是正极,
Mg 是负极
Mg-Al-NaOH中
Mg 是正极
Al
是. 负极
四、原电池正负极判断
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 负极 流出,流入正极 ; 电流--由 正极 流出,流入负极 。
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断
3解.盐析桥:的作用: 使Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动, 使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使 电子不断从Zn极流向Cu极。 (1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触 (2)可使连接的两溶液保.持电中性
设计双液原电池的思路:
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag 还原剂和氧化产物为负极的
Fe2O3 ·nH2O (铁锈)
负极-- 失 电子,发生 氧化 反应 正极-- 得 电子,发生 还原 反应
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断
阴离子-向 负 极移动(负极带正电荷) 阳离子-向 正 极移动(正极带负电荷)
2.工作原理: 负极(锌片): Zn -2e - = Zn 2+ (氧化反应)
正极(铜片): Cu2+ + 2e - = Cu (还原反应)
电池反应(总化学方程式):Z. n + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
二、双液原电池
思考: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?
.
2.改变化锌与稀硫酸反应。 锌用纯锌好,还是用粗锌好(杂质为 碳)? 为什么?如果只有纯锌、稀硫酸 和硫酸铜,怎么办?
.
(2)减缓反应速率-金属的电化防腐 马口铁和白铁一旦有划痕后,在潮湿的空气 中,谁被腐蚀的速度快?
.
3.钢铁的电化腐蚀
.
4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
普通高中课程标准实验教科书化学选修4
第四章
电化学基础
第一节
原电池
一、知识回顾
1.原电池的定义: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2.原电池反应的本质:氧化还原反应 3.构成原电池的条件:两极一液一连接
①电解质溶液 ②两个活泼性不同的导体做电极 ③形成闭合回路 ④能自发地发生氧化还原反应
.
负极 Zn-2e- = Zn2+ 氧化反应
.
【交流 ·研讨一】如何改进原电池装置?
让锌片与硫酸铜不直接接触
A
A
Zn
Cu
Zn
Cu
改进
硫酸铜
? ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥:在U型管中装满用饱和
KCl溶液和琼脂作成. 的冻胶。
二、双液原电池
1.实验现象: 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。
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断
负极-- 牺牲、溶解 ; 正极-- 增重、气泡 ;
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断 6.燃料电池中
正极
Zn -
负
2H++2e-=H2↑ 还原反应
A
总反应式:
Cu
正
Zn+2H+=
Zn2++H2↑
现象:
Zn2+ H+ H+
锌棒溶解,铜棒上 有气泡
稀硫酸 .
4.原电池工作原理
负极
e-
A
Zn-
正极 Cu
Zn2+
负极
H+ H+ SO42-
阳离子
阴离. 子
正极
思考与练习 下列哪几个装置能形成原电池?
Zn
燃料在 负极 反应 氧化剂在 正极 反应
.
五、原电池原理的应用
1.判断金属的活动性 原电池的负极为较活泼的金属,发生氧化反应。
把 A 、 B 、 C 、 D 四 块 金 属 泡 在 稀 H2SO4 中,用导线两两相连可以组成各种原电池。 若A、B相连时,A为负极;C、D相连,D上 有气泡逸出;A、C相连时A极减轻;B、D相 连,B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大 到小排列为__A>_C_>D_>_B__。
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
H 2S O 4
A
V
Zn
Cu
H 2S O 4
B
V
Fe
Cu
H 2S O 4
C
X
Cu
D
V
Zn
Cu
酒精
N a C l溶 液
H 2S O 4
H 2SO 4 H 2SO 4
E
X
F
X
.
G
V
H
X
想一想
➢理论上应看到只在铜片 锌片
上有金属析出,实际上锌 片上也有金属产生,这是 什么原因导致的呢?
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
件条
水膜呈酸性。
CO2+H2O H2CO3
H++HCO
-
3
水膜呈中性或酸性很弱。
应 电 负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+
极 正极C(+) 反 总反应:
2H++2e=H2↑
Fe+2H+=Fe2++H2↑
2Fe-4e=2Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
➢最终又会造成什么后果?
怎样避免和克服呢?
A 铜片
CuSO4
.
思考:如何才能得到持续稳
定的电流?
A
分析:
Cu CuSO4
由于锌片与硫酸铜溶
Zn 液直接接触,铜在锌片表
面析出,锌表面也构成了 原电池,进一步加速铜在 锌表面析出,致使向外输 出的电流强度减弱。当锌 片表面完全被铜覆盖后, 不再构成原电池,也就没 有电流产生。
半电池
氧化剂和还原产物为正极的
半电池
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
.
练习:
利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个 原电池,画出示意图,写出电极反应。
Fe Fe Cu Cu 负极:Fe – 2e- =Fe2+
CuSO4
FeSO4 CuSO4
正极:Cu2+ +2e- =Cu
.
四、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- 活泼性强 的金属
正极- 活泼性弱 的金属 或 非金属 导体,以及某些金属氧化物
可以理解成:
负极 与电解质溶液反应 练习:Mg-Al-H2SO4中 Al 是正极,
Mg 是负极
Mg-Al-NaOH中
Mg 是正极
Al
是. 负极
四、原电池正负极判断
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 负极 流出,流入正极 ; 电流--由 正极 流出,流入负极 。
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断
3解.盐析桥:的作用: 使Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动, 使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使 电子不断从Zn极流向Cu极。 (1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触 (2)可使连接的两溶液保.持电中性
设计双液原电池的思路:
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag 还原剂和氧化产物为负极的
Fe2O3 ·nH2O (铁锈)
负极-- 失 电子,发生 氧化 反应 正极-- 得 电子,发生 还原 反应
.
四、原电池正负极判断
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.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断
阴离子-向 负 极移动(负极带正电荷) 阳离子-向 正 极移动(正极带负电荷)
2.工作原理: 负极(锌片): Zn -2e - = Zn 2+ (氧化反应)
正极(铜片): Cu2+ + 2e - = Cu (还原反应)
电池反应(总化学方程式):Z. n + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
二、双液原电池
思考: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?
.
2.改变化锌与稀硫酸反应。 锌用纯锌好,还是用粗锌好(杂质为 碳)? 为什么?如果只有纯锌、稀硫酸 和硫酸铜,怎么办?
.
(2)减缓反应速率-金属的电化防腐 马口铁和白铁一旦有划痕后,在潮湿的空气 中,谁被腐蚀的速度快?
.
3.钢铁的电化腐蚀
.
4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
普通高中课程标准实验教科书化学选修4
第四章
电化学基础
第一节
原电池
一、知识回顾
1.原电池的定义: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2.原电池反应的本质:氧化还原反应 3.构成原电池的条件:两极一液一连接
①电解质溶液 ②两个活泼性不同的导体做电极 ③形成闭合回路 ④能自发地发生氧化还原反应
.
负极 Zn-2e- = Zn2+ 氧化反应
.
【交流 ·研讨一】如何改进原电池装置?
让锌片与硫酸铜不直接接触
A
A
Zn
Cu
Zn
Cu
改进
硫酸铜
? ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥:在U型管中装满用饱和
KCl溶液和琼脂作成. 的冻胶。
二、双液原电池
1.实验现象: 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。