选修4第四章第一节《原电池》

选修4《化学反应原理》原电池复习回顾1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_______________反应。将化学能转化为电能氧化还原2、如右图所示，组成的原电池：Zn电极是____极，其电极反应为_____________，该反应是________（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应.负Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu还原氧化反应Zn铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu阴离子阳离子总反应：负极正极Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子3、原电池工作原理外电路内电路4.组成原电池的条件（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。简称就是“两级一液一线”CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2H1.下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究提出问题：左图是原电池，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？分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，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，也就没有电流产生。改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离硫酸锌溶液硫酸铜溶液上述装置构成原电池了吗？为什么？怎样才能构成原电池呢？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？盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液此装置优点：能稳定长时间放电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盐桥的作用①让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行②使两个烧杯中的溶液连成一个通路二、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。（2）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（3）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、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三、原电池的设计利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu，设计一个原电池.CuFeCuSO4FeSO4化合价升高失2e-化合价降低得2e-思考讨论：利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图（Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）化合价降低得2e-Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+化合价升高失2e-CuCCuCl2FeCl3装置图离子方程式Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+特别提醒：原电池负极的判断应根据其本质进行判断：即“较易与电解质溶液反应的电极是原电池的负极”，不能一味地根据金属的活泼性进行判断思考一：原电池中较活泼金属一定作负极？如：对于Mg--Al做电级，氢氧化钠做电解质。找出正负极。分析：在此电池中，Al能与NaOH溶液反应，而Mg不能与NaOH溶液反应，虽然Al较Mg不活泼，但Al却作该原电池的负极。思考二：原电池中负极材料定一定参与电极反应？分析：如燃料电池，其两极一般用镍、铂等金属粉末或活性炭压制成透气多孔且具有催化活性的电极。负极：通可燃性气体（H2、CH4、C2H6、CO、甲醇蒸气等）的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；正极：通助燃性气体（氧气或空气）的电极为正极，得到电子发生还原反应。但两电极材料本身并不参与化学反应，只起传导电子的作用。思考三：原电池中的电解质一定参与原电池反应？分析：一般常见原电池的电解质都是其中的阳离子（或溶在电解质中的分子）在正极上放电，如锌铜原电池正极反应：2H++2e-=H2↑，如以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池，负极：2H2+4OH-―4e-=4H2O，正极：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应式：2H2+O2=2H2O，KOH没有参加原电池。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。五、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L盐酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D）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)原电池原理应用：通常金属的腐蚀的快慢类型：电解池的阳极＞原电池的负极＞自然的腐蚀＞原电池的正极（保护）＞电解池的阴极（保护）Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag化合价升高失2e-化合价降低得2e-电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。电极反应式：负极：Cu–2e-=Cu2+正极：2Ag++2e-=2Ag电解液：Cu(NO3)2、AgNO33、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。CuCCu(NO3)AgNO3