原电池课件.

第一章第三节化学能转化为电能——原电池泗县三中高二化学备课组原电池铜锌原电池工作原理燃料电池的发展我国的燃料电池汽车思考1：判断下列装置是否为原电池？×√××√×ZnSO4CuSO4（7）×思考2：下列哪些反应可以形成原电池（1）CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl（2）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（3）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu（4）2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑√√结论——原电池反应的实质是自发的氧化还原反应通电回顾旧知1、原电池的装置。原电池反应的本质是发生_____________反应。2、原电池的构成条件：3、原电池正、负极规律①负极——电子的极。通常是活泼性的金属，发生反应②正极——电子的极。通常是活泼性的金属或非金属导体，发生反应4、工作原理流出较强氧化流入较弱还原①有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体）②电解质溶液③构成闭合回路④能自发地发生氧化还原反应将化学能转变为电能氧化还原5.原电池正负极的判断：A.据构成材料，活泼型强的为负极B.据化学反应，还原剂为负极C.据各种流向，电子流出极、电流流入极、阴离子流向极为负极D.据实验现象，溶解的负极增粗或冒气泡的为正极。6.原电池的应用制电池、保护金属、加快反应速率。7.电极反应负极氧化正极还原一般是先写出总方程式，再写负极反应式（半反应即只有氧化反应）。将总式减去负式就得正式。要点：书写时一定要考虑电解质溶液的参与即：先写总式、再写负式、兼顾介质。例如：如图，Zn电极是（填“正”或“负”，下同）极，其电极反应为，Cu电极是极，其电极反应为,该反应是反应；总反应方程式为。【观察实验】你能发现那些问题？【观察实验】你能发现那些问题？锌电极也有氢气产生，影响电量电流不稳定【研究问题】怎样改进才保证只有铜电极产生氢气，而避免锌电极上产生氢气思路：1、为什么锌电极上会产生氢气？H2SO4AH2SO4溶液ZnSO4溶液ZnCu电解质溶液盐桥根据反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池，说说你的设计思路。氧化还原反应拆分成电极反应根据电极反应选择电极和电解质溶液介绍新知___________________锌半电池铜半电池双液原电池构成：盐桥介绍盐桥盐桥中一般装有饱和的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;K+和Cl-能在胶冻内自由移动。介绍新知盐桥的作用：（1）传递阴阳离子，使两个烧杯中的溶液连成一个通路（2）平衡电荷，保持溶液电中性双液原电池工作原理电流表双液原电池工作原理外电路：Zn失去电子沿导线通过电流表进入铜片内电路：Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，盐桥中的Cl—会移入ZnSO4溶液；同时Cu2+获得电子成为金属沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因SO42—相对增加而带负电，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，从而形成闭合回路。介绍新知负极反应：Zn-2e-=Zn2+正极反应：Cu2++2e-=Cu电池总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu锌半电池铜半电池盐桥里装其它电解质溶液行吗？这样对电流有没有影响？小结原电池反应的本质(自发的氧化还原反应)原电池的构成（两极一液一连线）原电池电极反应及书写（负极—氧化反应正极——还原反应）原电池名称和判断方法（正负极，四种方法）原电池的应用（设计、保护、加快反应）普通干电池充电干电池钮扣电池笔记本电脑专用电池摄像机专用电池手机电池化学电池的分类一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的优点①能量转化率较高②供能稳定可靠③可以制成各种形状和大小、不同容量的电压的电池及电池组④使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作二､常见的化学电源1.一次电池(不能充电,不能反复使用)普通锌锰干电池,用锌片做负极,位于中央的顶盖有铜帽的碳棒做正极,在石墨周围填充ZnCl2､NH4Cl和淀粉糊做电解质,还填有MnO2黑色粉末｡电极反应为:2423232:Zn2e===Zn:2NH2MnO2e===2NHMnOHO负极正极发展中的电源电池总反应式22432322222222Zn2MnO2NH===Zn2NHMnOHOZnMnOKOHZn2OH2e===ZnOH2MnO2HO2e===2MnOOH2OHZn2M:,,,:nO2HO===2MnOOHZnH:::O为碱性锌锰电池的负极是正极是电解质是电极反应式为负极正极电池总反应式为2.二次电池(可充电,可多次重复使用)铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能,它的正极材料是PbO2,负极材料是Pb,放电时的电极反应式为:2442244222442PbSO2ePbSOPbOSO4H2ePbSO2HOPbPbO2HSO2PbSO2H:O::负极正极总反应3.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｡氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,若以KOH溶液为电解质,电极反应式为:负极:2H2+4OH--4e-===4H2O正极:O2+2H2O+4e-===4OH-总反应式:2H2+O2===2H2O氢氧燃料电池1.(2010·山东枣庄)将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述中正确的是()A.该装置能形成原电池,其中铝是负极B.该装置能形成原电池,其中铜是负极C.该装置不能形成原电池D.以上说法均不正确答案:B解析:铝在浓硝酸中钝化,铜失电子做负极｡2.(2009·盐城模拟)最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌,在另一边附着二氧化锰｡电池总反应为:Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH｡下列说法不正确的是()A.该电池Zn为负极,MnO2为正极B.该电池的正极反应为:MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-C.导电时外电路电子由Zn流向MnO2,内电路电子由MnO2流向ZnD.电池工作时水分子和OH-都能通过薄层纸片答案:C2.下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是()答案:B3.有关电化学知识的描述正确的是()A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能B.某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C.因为铁的活泼性强于铜,所以将铁､铜用导线连接后放入浓硝酸中,若能组成原电池,必是铁做负极､铜做正极D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案:D4.铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸｡工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O｡根据上述情况判断:(1)工作时,电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)｡增大(2)工作时,电解质溶液中阴离子移向________极｡(3)电流方向从________极流向________极｡(4)写出负极的电极反应式:_______｡解析:蓄电池工作(放电)时,起原电池作用,题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面,分析如下:根据原电池原理,负极发生氧化反应,所以Pb为负极;正极发生还原反应,元素化合价降低,从总反应式可知,PbO2是氧化剂,即正极反应;,,;,;,22442242PbO2e4HSOPbSO2HOHSOHHOpHPb为从正极反应或电池的总反应可知参加了反应转变成所以增大原电池工作时溶液中阴离子移向负极阳离子移向正极电流方向与电子移动方向相反从正极沿导线流向负极｡负极失,:2244244PbSOPbSOPbSO2ePbSO电子后生成与可生成难溶物｡故负极反应式为｡一､原电池工作原理1.原理图示要点点睛2.原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”:看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极);看溶液——两极插入溶液中;看回路——形成闭合回路或两极直接接触;看本质——有无氧化还原反应发生｡(2)多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池｡【例1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速度甲比乙慢解析:甲中锌､铜在稀硫酸中构成原电池,锌为负极､铜为正极,铜片上有氢气逸出｡乙中锌､铜在稀硫酸中没有构成闭合电路,实际上是锌与稀硫酸反应,而铜不反应｡但两装置中均消耗H+,pH增大｡甲中产生气泡要比乙中快｡答案:C二､原电池原理的应用1.比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动性强的金属做负极,而活动性弱的金属(或碳棒)做正极｡若有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B极上有气体放出,则说明在原电池工作过程中,A被氧化成阳离子而失去电子做负极,B做正极,则可以断定金属A的金属活动性比B的强｡2.加快化学反应速率由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生,因而反应速率加快｡如Zn与稀H2SO4反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应进行｡3.设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的三个条件｡具体方法是:(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液｡①电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质｡因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极反应(如空气中的氧气)｡但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子｡如在铜､锌､硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中｡②电极材料的选择在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极｡并且,原电池的电极必须导电｡电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2､CH4等)｡(3)按要求画出原电池装置图｡如根据以下两反应设计的原电池:【例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｡请回答下列问题:(1)电极X的材料是__________,电解质溶液Y是__________;CuAgNO3(2)银电极为电池的__________极,发生的电极反应为__________,X电极上发生的电极反应为__________;(3)外电路中的电子是从__________电极流向__________电极｡正 AgeAg2===CuCu2e铜银解析:首先根据氧化还原反应拆成两个半反应,再根据原电池的设计图示结合工作原理进行分析｡本题出现了盐桥装置,因此试题较为新颖｡由题给反应可知以下信息:材料电极反应负极CuCu-2e-===Cu2+正极AgAg++e-===Ag则X为Cu,Y为AgNO3,本题顺利解出｡【方法归纳】将总的方程式拆成两个半反应,再根据失去电子的物质是负极材料,另一者为正极材料,问题便迎刃而解｡原电池正负极的判断与电极反应式的书写1