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第四章电化学基础第一节原电池(第一课时)知识回顾什么是原电池?将化学能转化成电能的装置一、原电池CuZn稀硫酸---Zn2+H+H+灯泡Zn-2e-=Zn2+负极正极2H++2e-=H2↑总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑负正氧化反应还原反应现象:锌棒溶解,铜棒上有气泡1.原电池工作原理CuZn---Zn2+H+H+负极正极阳离子阴离子正极负极SO42-原电池工作原理Ae-下列哪些装置能构成原电池?√√(1)有两种活泼性不同的金属(或金属与能够导电的非金属)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。2.组成原电池的条件3、原电池正负极的判断方法微观判断(根据电子流动方向)电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极工作后质量减少的电极——负极——正极——正极——负极工作后,有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极宏观判断:①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极质量的变化④根据电极有气泡冒出:——负极——正极提出问题: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?探究:对锌铜原电池工作原理的进一步探究造成的主要原因:由于锌片与硫酸铜溶液直接接触,在反应一段时间后,难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原,一旦有少量的铜在锌片表面析出,即在负极(锌)表面也构成了原电池,进一步加速铜在负极锌表面析出,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,不再构成原电池了,也就没有电流产生。为了避免发生这种现象,设计如下图所示的原电池装置,你能解释它的工作原理吗?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?参考教材得出结论盐桥的作用:(1)使整个装置构成闭和回路。(2)使两溶液保持电中性(平衡电荷)。盐桥成分:含琼胶的KCl饱和溶液小结:盐桥成分,作用及离子流向指出上述原电池装置的正负极,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。负极(锌片):Zn-2e-=Zn2+(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):Zn+Cu2+=Zn2++Cu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。负极:Fe–2e-=Fe2+正极:Cu2++2e-=CuCuFeCuSO4FeSO4FeCu小结:将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进行,再用盐桥连接起来从而获得了持续稳定的电流。(1)比较金属活动性强弱。(课本P73第3题)例1:下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极;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;D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强;C4、原电池原理应用:(2)比较反应速率例: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18mol/L硫酸;C.粗锌和1mol/L盐酸;D.纯锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D(3)比较金属腐蚀的快慢例:下列各情况中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(2)(1)(3)例: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)(4)制备各种实用电池1.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。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-=Ag③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A①②B.②③C.②④D.③④C2.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的材是;电解质溶液Y是;(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Cu-2e-=Cu2+(3)外电路中的电子是从电极流向电极。CuAgNO3正XAgAg++e-=Ag3.(09年福建理综)控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极D正极:负极:H2SO4MgAlNaOHMgAl浓HNO3AlCu1.判断下列原电池的正负极?AlMgMgAlAlCu(金属活泼性)(Mg不与NaOH反应)(Al发生钝化)①判断右边原电池的正、负极,并写出电极反应式。CuCFeCl3溶液负极:Cu失电子Cu-2e-=Cu2+正极:Fe3+得电子2Fe3++2e-=2Fe2+ACu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先写出总反应:即负极与电解质溶液反应拆成离子方程式:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+根据化合价升降判断正负极二、电极方程式的书写1.简单原电池电极方程式的写法②请写出右边原电池的电极方程式。总反应方程式: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↑MgAlNaOH溶液A拆成离子方程式:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑根据化合价升降判断正负极2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(4)判断溶液pH值变化例4:在Cu-Zn原电池中,200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后,从装置中共收集到0.168L气体,则流过导线的电子为——mol,溶液的pH值变____?(溶液体积变化忽略不计)0.2解得:y=0.015(mol)x=0.015(mol)==3.75×10﹣4(mol/L)∴pH=-lg3.75×10-4=4-lg3.75答:……-0.015根据电极反应:正极:负极:Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑得:2222.4xy0.168解:0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——2e——H2↑大0.015五、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,会发现有大量铁锈存在。1)“热敷袋”是利用放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。4)木屑的作用是铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池,加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀五、原电池原理应用:小结1定义:(1)由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理原电池把化学能转化成电能的装置。2、原电池的工作原理较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。负极正极电子流向电流流向(2)形成原电池的条件(3)原电池的正负极的判断方法(4)电极材料的选择(电池的电极必须导电)
本文标题:《原电池》课件
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