原电池原理及应用1汇总资料课件.ppt
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1、原电池工作原理原电池工作原理第一课时第一课时问题问题1:下列装置中灵敏电流计上是否有下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过电流通过?下列装置是否为原电池下列装置是否为原电池?(1)构成原电池条件)构成原电池条件电解质溶液电解质溶液活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应一、原电池一、原电池问题问题2:有电流说明有:有电流说明有电能产生电能产生, 电能是怎样电能是怎样转化来的转化来的? 如图所示是如图所示是 装置:装置:Zn电极作作_极极,填填“正正”或或“负负”)极,其电极反应为)极,其电极反应为_,该反应是该反应是_(填(填“氧化氧化
2、”或或“还原还原”,下同)反,下同)反应;应;Cu电极是电极是_极,其电极反应为极,其电极反应为_,该反应是,该反应是_反应。反应。总反应:总反应: 正正负负Zn -2e-2e- -= = Zn 2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Zn +H+H2 2SOSO4 4= = Zn SOSO4 4+H+H2 2原电池原电池氧化氧化还原还原ZnCu电子流动方向 e-电流流动方向CuZn-+e-IH+SO42-e-e-e-e-Zn2+Zn2+内电路离子定向移动外电路电子定向移动1 1、原电池的反应原理、原电池的反应原理自发进行的氧化还原自发进行的氧化还原反应反应把把化学能化学能转化为转
3、化为电能电能的装置的装置(2)原电池定义)原电池定义(3)原电池本质)原电池本质(4)原电池工作原理)原电池工作原理较活泼的金属较活泼的金属 (“失去或者得到失去或者得到”)电子发)电子发生生 反应(反应(“氧化氧化”或或“还原还原”),电子从较),电子从较 金金属(属( 极)通过外电路流向较极)通过外电路流向较 金属金属( 极)。极)。失去失去氧化氧化活泼活泼负负不活泼不活泼正正活动与探究一:向一支小烧杯中加入活动与探究一:向一支小烧杯中加入1.0mol/LCuSO4溶液约溶液约30ml,再加入适量锌粉,用温度计,再加入适量锌粉,用温度计测量溶液的温度,观察温度计的变化。测量溶液的温度,观察
4、温度计的变化。现象:现象: 。 结论:结论: 温度升高温度升高由于反应放热,所以是自发的氧化还原反应由于反应放热,所以是自发的氧化还原反应活动与探究二:能否根据活动与探究二:能否根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu也来也来设计一个铜、锌原电池?指出所选用的电解质设计一个铜、锌原电池?指出所选用的电解质溶溶液,写出该原电池的两电极反应式、总反应式。液,写出该原电池的两电极反应式、总反应式。画出原电池的构造图。画出原电池的构造图。负极材料负极材料_负极反应负极反应_ _ 正极材料正极材料_正极反应正极反应_选用的电解质溶液选用的电解质溶液_ _ 原电池的构造图:原电池的构造图:CuSO4ZnZnCuC
5、u或或C CZn -2e-2e- -= = Zn 2+2+Cu 2+2+ +2e+2e- -= = CuCuSO4溶液思考:设计出的原电池有什么思考:设计出的原电池有什么缺点?如何改进?缺点?如何改进? 寿命短,不稳定二、双液原电池的设计二、双液原电池的设计(1)组成)组成半电池半电池电解质溶液和电极电解质溶液和电极导线导线、盐桥盐桥(2)工作原理)工作原理在在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶液中,锌片逐渐 ,即,即Zn被被 ,锌原子,锌原子 电子,形成电子,形成 进入溶液,从锌片上释放的电子,经过进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向导线流向 ;溶液中的;溶液中的 从铜片上得电子,还原成从铜
6、片上得电子,还原成为为 并沉积在铜片上。总反应为并沉积在铜片上。总反应为 。反应是自发进行的,锌为反应是自发进行的,锌为 ,铜为,铜为 。溶解溶解氧化氧化失去失去ZnZn2+2+CuCu片片CuCu2+2+CuCuZn +CuSO+CuSO4 4= = Zn SOSO4 4+Cu+Cu负极负极正极正极负极负极相对活泼相对活泼- -失电子失电子- -电子电子流出流出- -发生发生氧化氧化反应反应正极正极相对不活泼相对不活泼- -得电子得电子- -电子电子流入流入- -发生发生还原还原反应反应(3)电极)电极(4)环路的构成)环路的构成外电路:电子从外电路:电子从负极负极到到正极正极内电路:电子从
7、内电路:电子从负极负极到到正极正极阳离子阳离子 正极,阴离子正极,阴离子 负极负极(5)盐桥)盐桥在在U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。溶液和琼脂做成的冻胶。盐桥的作用:盐桥的作用:(1)形成闭合回路。)形成闭合回路。 (2)平衡电荷。)平衡电荷。将离子反应将离子反应2Fe3+Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 设计成原电池设计成原电池 利用反应利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 ,设,设计一个单液原电池,一个双液原电池(使用盐计一个单液原电池,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。桥),画出原电池的示意图,并写出电极反应
8、。 (+)(-) G Cu Pt FeCl3溶液溶液负极(负极(Cu):):Cu-2e-=Cu2+(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)(+)(-)盐桥盐桥Cu C CuCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 强调:原电池的强调:原电池的设计设计原电池工作原理原电池工作原理第二课时第二课时方法一:根据电极材料的性质确定。方法一:根据电极材料的性质确定。 相对活泼的是负极,相对不活泼的是正极;相对活泼的是负极,相对不活泼的是正极;方法二:根据电极反应的本质确定。方法二:根据电极反应的本质确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反
9、应负极;负极;得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。方法三:根据电子或电流方向确定。方法三:根据电子或电流方向确定。电子流出的为负极,电子流入的为正极电子流出的为负极,电子流入的为正极电流流出的为正极,电流流入的为负极电流流出的为正极,电流流入的为负极方法四:根据电极的现象确定。方法四:根据电极的现象确定。有气泡产生或增重的为正极,减轻的为负极有气泡产生或增重的为正极,减轻的为负极强调:电极的判断强调:电极的判断三、原电池电极的判断三、原电池电极的判断1、判断下列装置能否构成原电池。、判断下列装置能否构成原电池。2、构成原电池条件、构成原电池条件电解质溶液电解质溶液活泼性不同的两
10、电极活泼性不同的两电极形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应3、盐桥的作用是什么?、盐桥的作用是什么?(1)形成闭合回路。)形成闭合回路。 (2)平衡电荷。)平衡电荷。例例2、原电池的电极名称不仅与电极材料的性、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是正确的是A由由Al、Cu、稀、稀H2SO4组成原电池,其负极组成原电池,其负极反应式为:反应式为:Al3eAl3+B由由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其溶液组成原电池,其负极反应式为:负极反应式为:Al3e4OHAlO22H2OC由由
11、Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其溶液组成原电池,其负极反应式为:负极反应式为:Cu2eCu2+D由由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为:反应式为:Cu2eCu2+C四、原电池电极反应式和电池反应式的书写四、原电池电极反应式和电池反应式的书写例例1、书写如下电池反应的电极方程式、书写如下电池反应的电极方程式负极:负极:正极:正极: 电池反应式:电池反应式: Mg-2e-2e- -= = Mg 2+2+2H+ +2e+2e- -= = H2Mg+2H+2H+ += = Mg 2+2+H+H2 2 负极:负极:正极:正极: 电池反应式:电池反应式: 2Al
12、+8OH-6e-6e- -= 2= 2AlO2-+4H2O6H2O+6e e- -= = 3H2 +6OH-2Al+2OH-+2H+2H2 2O= 2O= 2AlO2-+ 3H2 负极:负极:正极:正极: 电池反应式:电池反应式: Fe-2e-2e- -= = Fe 2+2+2H+ +2e+2e- -= = H2Fe+2H+2H+ += = Fe 2+2+H+H2 2 负极:负极:正极:正极: 电池反应式:电池反应式: 2Fe-4e-4e- -= 2= 2Fe 2+2+O2+2H2O +4e+4e- -= 4OH= 4OH- -2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)= 2Fe(OH)2 2
13、浓浓HNO3负极:负极:正极:正极: 电池反应式:电池反应式: Cu-2e-2e- -= = Cu 2+2+2NO3- -+4H+4H+ +2e+2e- -= = 2NO2 +2H2OCu+2NO3- -+4H+4H+ += Cu= Cu2+2+ +2NO2 +2H2O小结小结3)要注意电极反应要注意电极反应产物是否与电解质溶液产物是否与电解质溶液发生发生反应。反应。原电池电极反应式的书写注意事项原电池电极反应式的书写注意事项:1) 找出两极找出两极放电的物质放电的物质,负氧正还负氧正还。2)要注意要注意溶液的酸碱性溶液的酸碱性,适当的在电极方程式,适当的在电极方程式两边添加两边添加H+、OH
14、、H2O,以遵循,以遵循电荷守恒和电荷守恒和质量守恒质量守恒。五、原电池应用五、原电池应用1、比较金属活动性强弱、比较金属活动性强弱通常负极材料活性大于正极材料通常负极材料活性大于正极材料例例2、下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性、下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是强的是A甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解,甲上有溶解,甲上有H2气放出气放出B在氧化在氧化还原反应中,甲比乙失去的电子多还原反应中,甲比乙失去的电子多C将甲乙作电极组成原电池时甲是负极将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 D同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强同价态的阳离子,甲比乙的氧化
15、性强C例例1、X、Y、Z都是金属,把都是金属,把X浸入浸入Z的硝酸盐溶的硝酸盐溶液中,液中,X的表面有的表面有Z析出,析出,X和和Y组成原电池时,组成原电池时,Y为电池的负极。为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性三种金属的活动性顺序为顺序为 AXYZ BXZY CYXZ DYZXC2、比较反应速率、比较反应速率形成原电池后,如做负极则速率加快;如做正极形成原电池后,如做负极则速率加快;如做正极则减慢速率则减慢速率例例2、下列制氢气的反应速率最快的是、下列制氢气的反应速率最快的是A纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸;硫酸; B纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸;硫酸;C粗锌和粗锌和 1mol/L
16、 盐酸;盐酸; D粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液溶液D五、原电池应用五、原电池应用原电池工作原理原电池工作原理第三课时第三课时常见原电池的负极一般是:常见原电池的负极一般是:相对相对 的金属,发生的金属,发生 变化、变化、 流出、电极流出、电极 ;正极一般是:相对正极一般是:相对 的金属,的金属,发生发生 变化、变化、 流出、电极流出、电极 。活泼活泼氧化反应氧化反应电子电子减轻或变细减轻或变细不活泼不活泼还原反应还原反应电流电流有气泡或变粗有气泡或变粗负极负极(锌筒)(锌筒) :Zn-2e-=Zn 2+ 正极正极(石墨)(石墨) : 2NH4
17、+ +2e-= 2NH3+ + 2H2 总反应:总反应:Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2 1)、锌)、锌-锰干电池锰干电池(酸性)酸性)一、常见的化学电源一、常见的化学电源1 1、分类:根据原电池原理,人们设计、生产的电、分类:根据原电池原理,人们设计、生产的电池可分为池可分为 、 和和 。一次电池一次电池 二次电池二次电池燃料电池燃料电池2、一次电池:发生、一次电池:发生 的物质大部分消耗后,的物质大部分消耗后, 氧化还原反应氧化还原反应不能再使用不能再使用负极负极-Zn-Zn正极正极MnOMnO2 2电池反应:电池反应:电解质:电解质:KOHZn + 2OH- - 2e- =
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