高二化学选修4_原电池完整PPT课件.ppt
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第四章 电化学基础
第一节 原电池
阅读教材P70 回答 1、电化学：研Leabharlann Baidu化学能与电能相互转换的装置、
过程和效率的科学 2、从反应产物与电流的关系分类：
①产生电流的反应→→原电池 ②借助电流而发生的反应→→原电池
复1原习、电回原池顾电反池应是的_本__将质__化是__学_____能__氧__转___化_化____还为____原_电___反__能___应的__装___置反。应。 2、如右图所示，组成的原电池： （ Zn1电）极当是电负_解__质_（溶填液“为正稀”H或2S“O负4时”：）极， 其电极反应为 _Z__n_－___2_e_-__=__Z_n_ ，2+该反应 是__氧__化__（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是__正____极，其电极反应为 _2__H__+__+_2__e_-_=__H_,2该↑ 反应是 ____还__原___反应。
（ 极2负）当电解质溶液为 CuSZOn4－溶2液e时- =：ZnZ2n+电
是 该反___应_极是，__其_氧_电_C_化_极u_2反反+ +应应2；为e-C_=_u_电_C_u极__是______正____，极还，原 其电极反应为 _______________, 该反应_____反
原电池原理
失e，沿导线传递，有电流产生
由于盐桥（如 KCl）的存在，其中阴离子 Cl-向 ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子 K+则向CuSO4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 CuSO4 溶液中的 Cu2+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 NH4NO3代替KCl作盐桥。
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
实验探究形成原电池的条件
可以
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
（2）组成原电池的条件
?（1）有两种活动性不同的金属（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。 ? （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。
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。 为了避免发生这种现象，设计如下图（书 P71图4-1）所示 的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？
硫酸铜
硫酸铜
此电池的优点： 能产生持续、稳
定的电流。
与原 电 池 相关的概念
外电路
1.电路：
内电路
电子流向：失电子的一极向得电子的一极 电流方向：与电子流动方向相反 阴离子流动方向与电子流动方向一致
阳离子流动方向与电流方向一致
负极：电子流出的一极
2.电极：
正极：电子流入的一极
负极： Zn－2e-＝ Zn2+
3.电极反应式：
正极： 2H++ 2e-＝ H2↑
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NH4NO3的饱和 溶液中即可。 2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入 U形管， 用棉花都住管口即可。
实验探索
实验三（书 71页实验4-1） 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。
4.总反应式：Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
锌铜原电池工作原理
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
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？
电池反应 （总化学方程式）：Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu
电池符号 ： Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu
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。
①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。 ②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 。
练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ B ）
A 移向Zn 极，阴离子移向 Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向 Zn 极 C 和阴离子都移向 Zn极 D 和阴离子都移向 Cu 极
二、实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以） 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
取出盐桥，电流计指针即 回到零点，说明没有电流通过。
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？
参考教材 72页 第三段
盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
（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 Zn2+进入 ZnSO 4溶液， ZnSO 4溶液因 Zn2+增多而带正电荷。同时， CuSO 4则由于 Cu2+变为 Cu ，使得 SO42-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。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
请同学们思考：
上述原电池装置是将什么反应的
化学能转换成电能的？指出电池
的正负极，并分别写出其中负极
和正极的电极反应式以及该电池
的总反应方程式。
ZnSO4溶液
CuSO4溶
液
负极（锌片）： Zn－2e- =Zn2+ （氧化反应）
正极（铜片）： Cu2+ +2e-=Cu （还原反应）
外电路
氧化反应
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e=Zn 2+
阳离子 电解质
溶液
阴离子
阳离子
还原反应
Cu2++2e- =Cu 内电路
应 电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应）
极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应）
反 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu
(离子方程式）
Zn+CuSO 4=ZnSO4+Cu （化学方程式）
第一节 原电池
阅读教材P70 回答 1、电化学：研Leabharlann Baidu化学能与电能相互转换的装置、
过程和效率的科学 2、从反应产物与电流的关系分类：
①产生电流的反应→→原电池 ②借助电流而发生的反应→→原电池
复1原习、电回原池顾电反池应是的_本__将质__化是__学_____能__氧__转___化_化____还为____原_电___反__能___应的__装___置反。应。 2、如右图所示，组成的原电池： （ Zn1电）极当是电负_解__质_（溶填液“为正稀”H或2S“O负4时”：）极， 其电极反应为 _Z__n_－___2_e_-__=__Z_n_ ，2+该反应 是__氧__化__（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是__正____极，其电极反应为 _2__H__+__+_2__e_-_=__H_,2该↑ 反应是 ____还__原___反应。
（ 极2负）当电解质溶液为 CuSZOn4－溶2液e时- =：ZnZ2n+电
是 该反___应_极是，__其_氧_电_C_化_极u_2反反+ +应应2；为e-C_=_u_电_C_u极__是______正____，极还，原 其电极反应为 _______________, 该反应_____反
原电池原理
失e，沿导线传递，有电流产生
由于盐桥（如 KCl）的存在，其中阴离子 Cl-向 ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子 K+则向CuSO4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 CuSO4 溶液中的 Cu2+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 NH4NO3代替KCl作盐桥。
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
实验探究形成原电池的条件
可以
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
（2）组成原电池的条件
?（1）有两种活动性不同的金属（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。 ? （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。
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。 为了避免发生这种现象，设计如下图（书 P71图4-1）所示 的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？
硫酸铜
硫酸铜
此电池的优点： 能产生持续、稳
定的电流。
与原 电 池 相关的概念
外电路
1.电路：
内电路
电子流向：失电子的一极向得电子的一极 电流方向：与电子流动方向相反 阴离子流动方向与电子流动方向一致
阳离子流动方向与电流方向一致
负极：电子流出的一极
2.电极：
正极：电子流入的一极
负极： Zn－2e-＝ Zn2+
3.电极反应式：
正极： 2H++ 2e-＝ H2↑
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NH4NO3的饱和 溶液中即可。 2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入 U形管， 用棉花都住管口即可。
实验探索
实验三（书 71页实验4-1） 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。
4.总反应式：Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
锌铜原电池工作原理
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
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？
电池反应 （总化学方程式）：Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu
电池符号 ： Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu
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。
①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。 ②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 。
练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ B ）
A 移向Zn 极，阴离子移向 Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向 Zn 极 C 和阴离子都移向 Zn极 D 和阴离子都移向 Cu 极
二、实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以） 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
取出盐桥，电流计指针即 回到零点，说明没有电流通过。
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？
参考教材 72页 第三段
盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
（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 Zn2+进入 ZnSO 4溶液， ZnSO 4溶液因 Zn2+增多而带正电荷。同时， CuSO 4则由于 Cu2+变为 Cu ，使得 SO42-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。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
请同学们思考：
上述原电池装置是将什么反应的
化学能转换成电能的？指出电池
的正负极，并分别写出其中负极
和正极的电极反应式以及该电池
的总反应方程式。
ZnSO4溶液
CuSO4溶
液
负极（锌片）： Zn－2e- =Zn2+ （氧化反应）
正极（铜片）： Cu2+ +2e-=Cu （还原反应）
外电路
氧化反应
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e=Zn 2+
阳离子 电解质
溶液
阴离子
阳离子
还原反应
Cu2++2e- =Cu 内电路
应 电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应）
极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应）
反 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu
(离子方程式）
Zn+CuSO 4=ZnSO4+Cu （化学方程式）