专题4.1.1原电池的工作原理ppt课件-（2019）新人教版高中化学高二上学期选择性必修一.pptx

1、原电池：能把 转化为 的装置知识回顾构成条件：正极：还原反应负极：氧化反应e-外电路电子迁移：负正内电路离子迁移：原电池原理示意图-+阳离子：移向正极阴离子：移向负极 判断下列哪几个装置能形成原电池？C uF eH2S O4C uZ nH2S O4C uF eN a C l溶溶 液液C uF eN aC l溶溶 液液C uZ n酒酒 精精C uZ nH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZC u4OS2C u CuSO4Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 电极反应：总反应方程式：正极：2H+ + 2e- H2（还原反应） 负极：Zn - 2e- Zn2+（氧化反应

2、） Zn Zn + + CuCu2+ 2+ = = CuCu + + ZnZn2+2+负极：负极：Zn - 2eZn - 2e- - Zn Zn2+2+ 正极：正极：CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - CuCuCuCuSOSO4 4溶液溶液e-e-ZnZn2+2+CuCuZnZnCuCu2+2+电极反应：总反应方程式：现象：锌片腐蚀，不断溶解，铜片上有红色物质析出实际实验现象预测实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+铜片Cu2+2e-=Cu电流表锌片腐蚀，不断溶解铜片上有红色物质析出电流表指针发生偏转锌片被红色物质覆盖铜片上有红色物质析出电流表读数不断减小Zn片1.锌片上的红色物质是什么？

3、为什么锌片上有红色物质生成？因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，所以锌片表面有铜析出。2.为什么电流表读数不断减小？因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，所以最后没有电流产生。【分析原因】（1）该原电池在工作中有何缺点？（2）如何改进缺点？电极材料与电解质溶液接触，即没有将氧化剂与还原剂分开，不易控制工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定 【深入探讨】解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触原电池装置的改造原

4、电池装置的改造两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。为什么没有电流？该如何解决？原电池装置的改造盐桥盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的琼胶，琼胶的作用是防止管中溶液流出 。两个半电池形成闭合回路平衡电荷产生持续、稳定的电流作用一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。导线的作用：传递电子，沟通外电路；盐桥的作用：沟通内电路。盐桥ClCl- -K K+ +原电池装置的改造原电池装置的改造CuCuSOSO4 4溶液溶液CuZnZn2+2+CuCu2+2+ClCl- -K K+ +盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，沟通了两侧电解质溶液，从而形成闭

5、合回路。ZnZnSOSO4 4溶液溶液e e- -Zne e- -负极氧化反应正极还原反应+-原电池装置的改造原电池双液电池单液电池电极反应电极材料电子导体双液原电池解决了电池自损耗的问题，能产生持续、稳定的电流。正极：铜片;负极：锌片正极：铜片;负极：锌片导线导线1.原电池的工作原理示意图小结2.正负极的选择及判断活泼性不同的两种金属活泼性不同的两种金属 如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属金属和非金属 如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物金属和化合物 如铅蓄电池，如铅蓄电池，Pb作负极，作负极，PbO2

6、作正极作正极惰性电极惰性电极 如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt（1）选择（2）判断3.电解质溶液的选择电解质溶液电解质溶液一般一般要能够与负极发生反应。要能够与负极发生反应。若若两个半反应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分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液解质溶液一般一般与电极材料具有相同的与电极材料具有相同的阳离子阳离子。(+)(+)(-)(-)盐桥Zn C ZnCl2溶液FeCl3溶液 G 1.如图是某同学设计的原电池装置，(1)电极上发生_(填反应类型)，作_(填电极名称)。(2)电极的电极反应式为_。(3)该原电池的

7、总反应式为_。(4)盐桥中装有含氯化钾的琼胶，其作用是_。学以致用例:有两金属a、b，用导线相连后移入稀H2SO4 中，能溶解的金属活动性较_ _，表面出现较多气泡的金属活动性较_ _。4.原电池原理的应用（1）加快氧化还原反应的速率 例：纯锌、粗锌(含杂质铜)与HCl反应哪个快？（2）比较金属活动性的强弱 强弱（3）设计原电池例如例如, ,以以2FeCl2FeCl3 3+Cu 2FeCl+Cu 2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2为依据为依据, ,设计一个原电池。设计一个原电池。(1)(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,

8、,分别作原电池的分别作原电池的负极和正极的电极反应负极和正极的电极反应。本例的电极反应为。本例的电极反应为负极负极:Cu-2e:Cu-2e- - Cu Cu2+2+, ,正极正极:2Fe:2Fe3+3+2e+2e- - 2Fe 2Fe2+2+。(2)(2)确定电极材料确定电极材料。如发生氧化反应的物质为金属单质如发生氧化反应的物质为金属单质, ,可用该金属直接作负极可用该金属直接作负极; ;如为气体如为气体( (如如H H2 2) )或溶液中的还原性离子或溶液中的还原性离子, ,可用惰性电极可用惰性电极( (如如PtPt、石墨石墨棒棒) )作负极。作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料

9、活泼。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本例中可用铜棒作负极, ,用铂丝或用铂丝或石墨石墨棒作正极。棒作正极。(3)(3)确定电解质溶液。确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质电解质是使负极放电的物质, ,因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。因此电解质溶液一般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但如果两个半反应分别在两个容器中进行( (中间连接盐桥中间连接盐桥),),则左右两个容器则左右两个容器中的电解质溶液

10、选择与电极材料相同的阳离子。中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用如本例中可用FeClFeCl3 3溶液作电解质溶液。溶液作电解质溶液。(4)(4)构成闭合回路构成闭合回路: :将电极用导线连接将电极用导线连接, ,使之构成闭合回路。使之构成闭合回路。 设计原电池时设计原电池时, ,若氧化还原反应方程式中无明确的电解若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液质溶液, ,可用水作电解质可用水作电解质, ,但为了增强其导电性但为了增强其导电性, ,通常加入强碱或强酸。如燃通常加入强碱或强酸。如燃料电池料电池, ,水中一般要加入水中一般要加入KOHKOH或或H H2 2SOSO4 4。

11、例例、利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(+)(-)(-) G Zn Pt FeCl3溶液负极负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极正极(Pt或或C)：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(+)(-)(-)盐桥Zn C ZnCl2溶液FeCl3溶液 G 例例、请将氧化还原反应请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 设计成一个设计成

12、一个能产生能产生持续、稳定电流持续、稳定电流的原电池装置的原电池装置CuCuSO4AgAgNO3(1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。(2)确定还原产物和氧化产物。(3)写出电极反应式的主体部分负极：还原剂-ne-=氧化产物正极：氧化剂+ne-=还原产物(4)观察电解质情况，酸性溶液使用H+，碱性溶液使用OH-，熔融氧化物使用O2-，熔融碳酸盐使用CO32-，结合电荷守恒和质量守恒，完成配平电极反应式的书写方法例例.(1)写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式。写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式。负极负极(Fe): Fe - 2e = Fe2+正极正极(C): 2H+

13、+ 2e = H2总反应式总反应式： Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2负极：负极：正极：正极：总反应式：总反应式：2Fe - 4e- = 2Fe2+O2+2H2O + 4e- =4OH-2Fe +O2+2H2O=Fe(OH) 24Fe(OH) 2 +O2+2H2O=4Fe(OH) 3(2)若把若把(1)中的稀中的稀H2SO4改为改为NaCl溶液，能否溶液，能否构成原电池，若能，请写出电极反应式和原构成原电池，若能，请写出电极反应式和原电池总反应式。电池总反应式。例、写出原电池的电极反应式和总反应式。稀硫酸溶液稀硫酸溶液NaOH溶液溶液(1)如果电解质是稀硫酸： 负极：负极：Mg -2e- =Mg2+ 正极：正极：2H+2e- =H2 负极：负极：2Al+8OH- -6e- =2AlO2- +4H2O 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2 正极：正极：6H2O+6e- =3H2+6OH- (2)如果电解质是NaOH溶液：Mg AlA