人教版化学选修四 原电池课件

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讨论:
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?
探究实验
盐桥:在U形管中装满用饱和 KCl溶液和琼胶作成的冻胶。
29
2、碱性介质:正极一般是吸氧反应。 负极:2Fe-4e-=2Fe2+或 2Fe + 2OH-- 4e- = 2Fe(OH)2 正极:O2+2H2O+4e- =4OH总反应: 2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2
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3、接近中性介质:正极一般是吸氧反应。 负极:2Fe - 4e-=2Fe2+ 正极:O2+ 4e- + 2H2O=4OH总反应: 2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2
二、 电极材料本身均不参与反应
两电极均为惰性电极,常见于燃料电池。 1、酸性介质
氢氧燃料电池 2H2+O2=2H2O 负极:2H2 - 4e-=4H+ 正极:O2+ 4H+ + 4e-=2H2O a. 应考虑电解质对电极反应的影响 b. 介质为酸性溶液时,反应式两边不能出现OH-离子 c. H+写在正极的反应物中
2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑
NaOH溶液
根据化合价升降判断正负极
负极:Al,失e-
2Al - 6e- = 2Al3+
2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O 负极总反应: 2Al +8OH- -6e- =2AlO2- + 4H2O 正极:总反应-负极反应 6H2O +6e- =6OH—+ 3H2↑
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
B先变大后变小
C逐渐变大
D.逐渐变小
牛刀小试
原电池的判断
1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( C
)
A
A
Cu Cu
Zn Cu
A
B
H2SO4
A Zn Cu
酒精
A
Zn
Cu
C
H2SO4
D
H2SO4
②组 ③组 ④组
蜂鸣器 区别



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



H2
橙汁
蜂鸣器 区别
⑤组 ⑥组

不响
溶液导电性不同
Βιβλιοθήκη Baidu
⑦组

结论 电极材料均需插入电解质溶液中
活动探究3


蜂鸣器 区别 结论
⑧组 响
⑨组 不响
电解质溶液是否连通
能产生持续、稳 定的电流。
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。
mA
负 极
Zn

氧化
SO4 2Zn2+
盐K+
Zn2+
反应
桥 Cl-
+ SO4 2-
Cu2还+ 原 反应


Cu
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu 返回
课堂练习
1、依探究实验的原理,按以下反应设计一个能持 续产生电流的原电池装置,画出装置图。
原电池原理应用:(2)比较反应速率
例2 :下列制氢气的反应速率最快的是 A. 纯锌和1mol/L 硫酸;
(D)
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)
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
H 2SO 4 H 2SO 4
例2. 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用 导线连接的锌片和铜片,下列叙述正
确的是( D )
(A)正极附近的SO42 -离子浓度逐渐增大 (B)电子通过导线由铜片流向锌片
(C)正极有O2逸出 (D)铜片上有H2逸出
练习 1:.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气,该金属与 锌组成原电池时,锌为负极,此金属是(B )
(2)盐桥的作用是什么? 可提供定向移动的阴阳离子 ,使由它连接的两溶液保持 电中性,盐桥保障了电子通 过外电路从锌到铜的不断转 移,使锌的溶解和铜的析出 过程得以继续进行。 ★(盐1)桥形的成作闭用合:回路。沟通导外线电的路作。用而是盐传桥递的电作子用, (2)平衡电荷。 则是沟通内电路。
(3)双液原电池的 优点:
较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)
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↑
例4: 下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
原电池原理应用: (5)原电池原理的综合应用
例5:市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、 炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启
用之前用塑料袋使其与空气隔绝,启用时,打开
塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后,会发
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
Ag A
Cu
说明:盐桥为含有琼胶 的KNO3饱和溶液
AgNO3 Cu(NO3)2
3.判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,说明理
由;若是,指出正负极名称并写出电极反应式。
(A×) √(B)
Cu
(×C) √(D)
CuCl2
A C
FeCl324
4.依据反应:2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)
原电池及其工作原理:
1.定义:化学能转化为电能的装置为原电池。
从理论上说,任何一个自发的氧化 还原反应均可设计成原电池。
2.电极名称:
相对活泼的电极为负极
原电池
相对不活泼的电极为正极
3.电极反应:
原电池 负极:失电子的氧化反应 正极:得电子的还原反应
4 原电池形成的条件:
Cu Mg
活动探究1
实验组别 ①组
34
2、碱性介质 氢氧燃料电池 2H2+O2=2H2O 负极:2H2+ 4OH- - 4e-=4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e- =4OH-
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3、当电解质溶液接近中性时 氢氧燃料电池 2H2+O2=2H2O 负极:2H2-4e-=4H+ 正极:O2+2H2O+4e-=4OH-
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例一 有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶 液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下 列说法正确吗?
两极相连与电解质溶液必须 形成闭合回路
:原电池的构成条件
①能自发地发生氧化还原反应 ②两种活泼性不同的电极
负极:较活泼的金属 正极:较不活泼的金属、石墨等
(正极一般不参与电极反应,只起导电作用)。
③电解质溶液(做原电池的内电路,可能 参与反应) ④形成闭合回路
5.定向移动方向:电子、离子
“负极给出电子,并流向正极”
正极:NiO2+ 2H2O + 2e-=Ni(OH)2 + 2OH-
a. 反应式两边不能出现H+离子
b. OH-写在负极的反应物中
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五、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。
4.总反应式:Zn+ 2H+ = Zn2+ + H2↑
例1. 下列哪几个装置能形成原电池?
Zn
Cu
Fe
Cu
Zn Zn
Fe
Cu
√A
√B
C
√D
H 2S O 4
H 2S O 4
H 2S O 4
N a C l溶 液
Zn
Cu
Zn
Cu
Fe
Cu
Zn
Cu
√E
F
M
N
CCuu2SS OO 44
酒精
N a C l溶 液
极。
电池电极反应式的类型
仅有负极材料 参与反应
电 池
两电极材料均 不参与反应
两电极材料均 参与反应
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电池电极反应式的书写
规则:先写出总反应,再写出某一个简单的半 反应,用总反应 减去半反应就得到另一 个半反应
由NordriDesign提供 www.nordridesign.com
一、仅有负极材料参与反应
H2SO4
小结
还原剂 失去的电子 从锌极流出
负极
还原剂(Zn)失去电 子,发生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
经外电路
流入铜极
Zn2+
H+ SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜 极上得到电子, 发生还原反应 2H+ +2e-=H2
电流方向
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?
正极:PbO2+ SO42- + 4H+ + 2e-= PbSO4 + 2H2O
a. 应考虑电解质对电极的影响(如生成难溶物等)
b. 介质为酸性溶液时,反应式两边不能出现OH-
c. H+写在正极的反应物中
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2、碱性介质
爱迪生蓄电池 : Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2 + Ni(OH)2
负极:Fe + 2OH- — 2e-= Fe(OH)2
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4、含不活泼金属的盐溶液为介质:正极析出不活泼金属 (Cu、Ag等)。
负极:Fe - 2e- = Fe2+ 正极:Cu2+ + 2e- = Cu 总反应: Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+
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练习:请写出右边原电池的电极方程式
Mg 总反应方程式:
A
Al
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 拆成离子方程式:
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。
例1:下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是 A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解,甲
上B.在有氧H2化气–放还出原;反应中,甲比乙失去的电子多;(C)
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;
参与反应的金属电极本身为负极,负极参与反 应的金属失电子(先写出负极反应式),正极是 介质溶液中的微粒得电子(反应一般为析氢、吸 氧、析Cu、Ag等)。
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1、酸性较强介质:正极一般是析氢反应。 负极:Zn-2e-=Zn2+ 正极:2H++2e-=H2↑ 总反应:Zn+ 2H+ = H2↑+ Zn2+
1.负极上是O2获得电子,电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH2.负极上CH4失去电子,电极反应式CH4+10OH--8e-=CO32-
+7H2O
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三、两电极材料均参与反应
两电极材料通常由金属和金属化合物构成。
1、酸性介质
铅蓄电池 : Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
负极:Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
新课标人教版选修四化学反应原理
第四章 电化学基础
知识结构
电化学基础
氧化还 原反应
§1原电池 化学能转化 §3电解池
为电能,自
§2化学电源
发进行
电能转化为
化学能,外
§4金属的电化学腐蚀与防护 界能量推动
第一节 原电池
把化学能转变为电能的装置叫 原电池
要解决的问题: 1. 什么是原电池? 2. 原电池的工作原理? (电子的流向、电流的流向、离子的流向、形 成条件、电极的判断、电极反应的写法)
现有大量铁锈存在。 1)“热敷袋”是利用 铁被氧化
放出热量。
2)炭粉的主要作用是 与铁屑、氯化钠溶液构成原 。
电池,加速铁屑的氧化
3)加入氯化钠的主要作用是

氯化钠溶于水、形成电解质溶液
4)木屑的作用是 使用“热敷袋”时受热均匀 。
原电池
小结
1定义: 把化学能转化成电能的装置。
2、原电池的工作原理
(1)在探究实验的装置中架上盐桥连通,
看有什么现象?
Zn A
Cu
电流计指针偏转, 有电流通过电路,
是原电池装置;
ZnSO4
(2)然后取出盐桥,又将看到什么现象?
CuSO4
电流计指针回到零点, 说明无电流,
未构成原电池。
6. 双液原电池的工作原理(有关概念)
(1)盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出
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