化学：4.1《原电池》课件(新人教版选修4).ppt

学习目标：1.体验化学能与电能相互转化的探究过程。2.进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件。3.能够书写电极反应式和电池反应方程式.4.初步形成判断、分析、设计原电池的能力。第四章电化学基础第一节原电池电池发明的小故事1791年他在实验室解剖时,将悬有去了皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上，发现蛙腿会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生电流，而金属是传递电流的导体。他从独特的角度认为电流是由两种不同的金属产生的，经过一系列的实验，终于在1800年成功研制了世界上第一个能产生稳定电流的电池（见下图）。（意大利生物学家伽伏尼）（法国物理学家、化学家伏特）一、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。提炼模型稀H2SO4ZnCuG稀H2SO4ZnCuG此铜锌原电池装置中正负极分别发生了什么反应？电流是如何产生的？正极：还原反应2H＋＋2e－＝H2↑负极：氧化反应Zn－2e－＝Zn2+电子e-SO42-电流H+Zn2+（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等复习回顾:判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件三：必须形成闭合回路二.构成原电池的条件（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。下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）三、原电池的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——负极——正极宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应——负极——正极发生氧化反应的极发生还原反应的极③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：质量增加的电极工作后质量减少的电极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极1.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdcaB2、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D四、电解质溶液和电极材料的选择（电池的电极必须导电）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。①活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt五、对铜锌原电池工作原理的进一步探究上图是原电池，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？硫酸铜溶液造成的主要原因：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，不在构成原电池了，也就没有电流在产生。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？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页得出结论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。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。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。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。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电池符号：Zn︱ZnSO4‖CuSO4︱Cu负极盐桥正极请根据氧化还原反应:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池。你有哪些可行方案?负极：正极：电解质溶液：CuCu–2e-=Cu2+比Cu不活泼的金属或石墨2Fe3++2e-=2Fe2+Fe2(SO4)3、FeCl3等若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。九九电影网九九电影网