高中化学选修四第4章第一节课件

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5.根据电极现象来判断 6.燃料电池中
燃料在 负极 反应 氧化剂在 正极 反应
巩固:已知反应AsO43-+2I-+2H+
AsO33-+I2+H2O
是可逆反应.设计如图装置,进行下述操作:
(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸,发现微安培表 指针偏转;(Ⅱ)若改往(B)烧杯中滴加40%NaOH
溶液,发现微安培表指针向前述相反方向偏转.
巩固练习:
1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ,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。
(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
G
参考答案
Zn(-)
G (+)
Pt
Zn(-)
盐桥
C (+)
FeCl3溶液
请回答下列问题: (1)电极X的材料是 CU ;
电解质溶液Y是 AgNO3溶液; (2)银电极为电池的 正 极, 发生的电极反应为 2Ag + +-2e = 2Ag; X电极上发生的电极反应为Cu - 2e- = Cu2+ ; (3)外电路中的电子是从 铜 电极流向 银 电
极。
3. 用铜片、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。
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。
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。
(2)探究组成原电池的条件
设计盐桥原电池的思路:
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag 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
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
小结
能产生稳定、持续电流的原电 池应具备什么条件?
负极
e-
正极
A
Zn-
Cu
Zn2+
负极
H+ H+ SO42-
阳离子
阴离子
正极
组成原电池的条件
1.内部条件:能自发进行氧化还原反应 2.外部条件:
(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。
两极一液成回路,氧化还原是中心
5.解释某些化学现象
原电池原理应用:
(1)比较金属活动性强弱。
当两种金属构成原电池时,总是活泼的金属作负 极而被腐蚀,所以先被腐蚀的金属活泼性较强。
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;
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)
2.依据氧化还原反应: 2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原 电池如图所示。
以下有关该原电池的叙述正确的是( C )
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 ③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池 反应相同
A ①② B.②③ C.②④ D.③④
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- 活泼性强 的金属
练习:把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用
导线两两相连组成原电池。若
a、b相连时,a为负极;
a >b
c、d相连时,电流由d到c;
c>d
a、c相连时,c极产生大量气泡,
a>c
b、d相连时,溶液中的阳离子向b极移动。
d>b
则四种金属的活泼性顺序为: a>c > d > b 。
原电池原理应用:
(2)比较反应速率 当形成原电池之后,反应速率加快,如实验室制H2时, 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。
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。 ③用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起
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
负极-- 失 电子,发生 氧化 反应 正极-- 得 电子,发生 还原 反应
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
为了避免发生这种现象…
【交流 ·研讨一】如何改进原电池装置?
让锌片与稀硫酸不直接接触
A
Zn
Cu
稀硫酸
A
Zn
Cu
改进
? ZnSO4溶液 H2SO4溶液
【观察与思考】
A
Zn
Cu
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
【结论1】改进后的原电池装置提高了能量转换率
【交流 ·研讨二】
A
A
Zn
Cu
Zn
Cu
稀硫酸
改进
试回答:
(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转? 答: 这是原电池,指针偏转是由于。电子流过电流表
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移
动原理解释此现象.
答:B中加盐酸,AsO43—发生得电子反应为正极;而当加入NaOH
_____后__,__A__s_O_3_3_—_发__生__失__电__子__反__应__,__为__负__极__;______________。
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。
例2 : 下列制氢气的反应速率最快的是 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;
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)
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 ;
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
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,用棉花堵住管口即可。
得出结论
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ZnSO4溶液,ZnSO4溶 液因Zn2+增多而带正电荷。同时,CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ,使得
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
第1节 :原电池
第2 课时
复习:
一.原电池:把化学能直接转化为电能的装置。
二.构成原电池的基本条件:
1.有两块金属(或非金属)导体作电极; 2.电解质溶液
3. 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路; 4.有可自发进行的氧化还原反应。
正极 Cu2++2e-=Cu
CuSO4 溶液
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。
即无法产生持续稳定的电流
且两个电极上都有红色物质析出
探究实验二:改进方案
按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的 CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接,有什么现象?
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
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 。
判断下列装置哪些属于原电池
(1) Zn Zn
(2)
(3)
石墨 石墨 Zn
(4) 石墨 Zn
Cu
H2SO4 (5)Zn Cu
H2SO4 (6)
Zn Cu
H2SO4
H2SO4
(7)
Zn
Cu
CuSO4
C2H5OH
ZnSO4 CuSO4
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?
锌片 A 铜片
稀H2SO4
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
?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。
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
正极
Zn -

2H++2e-=H2↑ 还原反应
A
总反应式:
Cu
正 Zn+2H+= Zn2++H2↑
Zn2+ H+ H+
现象:
锌棒溶解,铜棒上有气泡
稀硫酸
原电池工作原理
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
【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
实验探究二
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.

正 负极 Zn-2e-=Zn2+
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)
Zn A
Cu
ZnSO4 CuSO4
上述装置构成了原电池吗?为什么? (溶液不保持电中性)
实验探究二:方案改进
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
盐桥:Hale Waihona Puke Baidu
Zn 盐桥 Cu 在U型管中装满用
(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为 2I——2e— =I2 。
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为

AsO33——2e—+2OH- = AsO43—+H2O
第1节 :原电池
第3课时
三、原电池的主要应用:
1.利用原电池原理设计新型化学电池;
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.进行金属活动性强弱比较; 4.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。
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。
按过
{ 电 程
化及 学装
1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等)
反 置 2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池)
应分
第1节 :原电池
第1 课时
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
饱和KCl溶液和琼
脂作成的冻胶。
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。
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。 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?
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