2020高中化学 第四章 电化学基础 第一节 原电池课件 新人教版选修4

[明确学习目标]1.了解原电池的工作原理及构成条件。2.正确判断原电池的正负极。3.掌握电极反应式的书写。4.能够根据要求设计原电池。23学生自主学习1.构成条件(1)具有两个不同的电极。(2)合适的溶液。(3)形成回路(外电路用导线相连或两电极互相接触并将两电极插入电解质溶液中或使用盐桥)。(4)能自发地发生反应。□01活泼性□02电解质□03闭合□04氧化还原2.原电池工作原理(以锌铜原电池为例)电子流向流出流入反应类型反应反应电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu总反应式□12氧化□13还原□14Zn－2e－===Zn2＋□15Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu提示盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？提示：盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液。离子在盐桥中能定向移动，形成闭合回路，并维持两个半池区的电荷守恒，可使电流持续传导。另外使用盐桥将两个半电池完全隔开，使副反应减至最小程度，可以获得单纯的电极反应，便于分析放电过程，有利于最大程度地将化学能转化为电能。23课堂互动探究1.原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：(1)外电路负极(还原性较强的物质)――→e－导线正极(氧化性较强的物质)(2)内电路将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。(3)闭合回路特别提示：电子只在外电路移动，不在电解质溶液中移动。2.原电池的工作原理3.原电池工作原理的应用(1)比较金属的活泼性强弱有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极，b是正极，因此，金属活动性ab。(2)加快化学反应速率例证：实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气时，通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。原理：锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使产生氢气的速率加快。(3)设计原电池以Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag为依据，设计一个原电池。①将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。本例的电极反应式为负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag。②确定电极材料。发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用银棒作正极。③确定电解质溶液。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发生反应(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。如本例中可用AgNO3溶液作电解液。④构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。⑤图示答案[即时练]1.在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A．①④B．③④⑤C.④⑧D．②④⑥⑦答案D解析解析根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精为非电解质，⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路，故①③⑤⑧均不能构成原电池。2.原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。答案①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是_________________。②a和b用导线连接，Cu极为原电池________极(填“正”或“负”)，Zn极发生________(填“氧化”或“还原”)反应。③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：_____________________，Cu片上发生的电极反应：______________________________。(2)若a和b相连接，导线上转移0.2mol电子时，理论上Zn片质量减轻_______g。答案(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑②正氧化③Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑(2)6.5解析解析(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上发生还原反应；锌作负极发生氧化反应；③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)锌片减少的质量＝0.2mol2×65g·mol－1＝6.5g。规律方法原电池工作原理考查角度原电池工作原理主要考查：(1)正负极的判断；(2)电子移动方向；(3)离子移动方向；(4)反应类型及电极反应式书写和现象判断。可从口诀记忆：原电池有两极，活泼金属作负极；负极氧化正还原，电子由负流向正。本章归纳总结23学习效果检测答案1．原电池的正极一定是()A．化学性质较活泼的金属B．化学性质较不活泼的金属C．电子流出的一极D．电子流入的一极答案D解析解析原电池的正极材料可以是金属、非金属或金属氧化物等，但无论是哪种材料，正极上都发生还原反应，是电子流入的一极。答案2．下面四个装置中的电解质都是稀硫酸。其中可以构成原电池的是()A．①B．①②C．①②③D．①②③④答案D解析解析①～④虽然形式不同，但都满足构成原电池的四个条件。答案3．把a、b、c、d四块金属板浸入稀硫酸中，用导线两两相连，可以形成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c溶解；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上产生大量气泡。四块金属的活动性顺序是()A．acdbB．cabdC．acbdD．cadb答案A解析解析较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属。所以，四块金属的活动性顺序是acdb。答案4．对于原电池的电极名称，叙述错误的是()A．发生氧化反应的一极为负极B．正极为电子流入的一极C．比较不活泼的金属为负极D．电流流出的一极为正极答案C解析解析发生氧化反应的一极为负极，A正确；正极为电子流入的一极，B正确；比较不活泼的金属作正极，C错误；电流流出的一极为正极，D正确。5．某化学兴趣小组同学设计如图装置：答案回答下列问题：(1)正极的电极反应式为________________________________________。(2)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供Cl－和NH＋4，使两烧杯中的溶液保持电荷守恒，反应过程中Cl－进入________(填“甲”或“乙”)烧杯。(3)该电池反应离子方程式为___________________________________。答案(1)Cu2＋＋2e－===Cu(2)甲(3)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu解析解析该装置是带盐桥的原电池装置，Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，由于甲烧杯中锌离子过剩，所以氯离子进入甲烧杯中保持电中性。6．某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题：答案(1)反应过程中，________棒质量减少。(2)负极的电极反应式为_______________________________________。(3)反应过程中，当其中一个电极质量增加2g时，另一电极减轻的质量________(填“大于”“小于”或“等于”)2g。(4)盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供NH＋4和Cl－，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。①反应过程中NH＋4将进入________烧杯(填“甲”或“乙”)。②当外电路中转移0.2mol电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是_______。答案(1)锌(2)Zn－2e－===Zn2＋(3)大于(4)①乙②NH＋4解析解析(3)转移0.2mol电子时，铜棒质量增加6.4g，锌棒质量减少6.5g，故反应过程中，当铜电极质量增加2g时，另一电极减少的质量大于2g。(4)反应过程中，为了保持溶液的电中性，Cl－将进入甲烧杯，NH＋4进入乙烧杯。当外电路中转移0.2mol电子时，乙烧杯中有0.1molCu2＋消耗，还剩余0.1molCu2＋，有0.2molNH＋4进入乙烧杯，故乙烧杯中浓度最大的阳离子是NH＋4。