《原电池》优秀课件人教版1.ppt
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- 原电池 优秀 课件 人教版
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1、1理解原电池的工作原理,能写出简单电极反应式理解原电池的工作原理,能写出简单电极反应式 和电池总反应式和电池总反应式2了解常见化学电源的种类及其工作原理了解常见化学电源的种类及其工作原理【考情播报考情播报】1原电池的工作原理及电极反应式的书写原电池的工作原理及电极反应式的书写2了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理,了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理,尤其是可充电电池的充放电过程尤其是可充电电池的充放电过程3根据所给自发进行的反应设计原电池,并能绘制根据所给自发进行的反应设计原电池,并能绘制 装置图装置图.1概念概念 把把 转化为转化为 的装置的装置化学能化学能电能电能2工作原理工
2、作原理(以锌以锌铜原电池为例铜原电池为例)电极名称电极名称负极负极正极正极电极材料电极材料 电极反应电极反应反应类型反应类型电子流向电子流向 由由 沿导线流向沿导线流向锌片锌片铜片铜片氧化反应氧化反应还原反应还原反应锌片锌片铜片铜片Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu3原电池构成条件原电池构成条件(1)两个两个 的电极的电极(常见为金属或石墨常见为金属或石墨)(2)将两极插入将两极插入 中中(3)两电极间构成两电极间构成 (4)能自发发生能自发发生 活泼性不同活泼性不同电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路氧化还原反应氧化还原反应 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写原电池正、负极的判断与电极反
3、应式的书写1正、负极的判断正、负极的判断2电极反应式的书写电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写按照负极发生氧化反应,正极发生还原反按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应产物,标出得失电子应,判断出电极反应产物,标出得失电子的数量的数量电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳电极产物在电解质溶液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的定存在,如碱性介质中生成的H应让其结应让其结合合OH生成水电极反应式要遵守电荷守生成水电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、电子守恒等加以配平恒和质量守恒、电子守恒等加以配平两电极反应式相加,与总反应对照验证两电极反应式相加,与
4、总反应对照验证(2)复杂电极反应式的书写复杂电极反应式的书写如如CH4酸性燃料电池中,负极反应式的书写:酸性燃料电池中,负极反应式的书写:CH42O2=CO22H2O总反应总反应式式2O28H8e =4H2O 正极反应式正极反应式CH42H2O8e =CO28H 负极反应式负极反应式 原电池反应的实质是负极发生氧化反应,失去电子,原电池反应的实质是负极发生氧化反应,失去电子,正极发生还原反应,得到电子因此,对于具体问题要具正极发生还原反应,得到电子因此,对于具体问题要具体分析,不能想当然,不然就会落入出题者的陷阱当中,体分析,不能想当然,不然就会落入出题者的陷阱当中,如:如:铁、铜和浓硝酸组成
5、的原电池,虽然铁的活泼性比铁、铜和浓硝酸组成的原电池,虽然铁的活泼性比较强,但较强,但Fe与浓与浓HNO3发生钝化,而铜可以与浓发生钝化,而铜可以与浓HNO3反应,反应,因此铜作负极,铁作正极因此铜作负极,铁作正极镁、铝和镁、铝和NaOH溶液组成原电溶液组成原电池,作负极的应该是铝,而不是镁池,作负极的应该是铝,而不是镁1用铜片、银片、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液,溶液,AgNO3溶液、导线和盐溶液、导线和盐 桥桥(装有琼脂装有琼脂KNO3的的U型管型管)构成一个原电池以下有构成一个原电池以下有 关该原电池的叙述正确的是关该原电池的叙述正确的是 ()在外电路中,电流由铜电极流向银电极在外
6、电路中,电流由铜电极流向银电极 正极反应为:正极反应为:Age=Ag 实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池溶液中发生的化学反应与该原电池 反应相同反应相同 AB C D解析:解析:Cu为负极,电子由为负极,电子由Cu电极流向电极流向Ag电极;电极;取出盐桥,电池不能形成闭合回路,不能继续工作取出盐桥,电池不能形成闭合回路,不能继续工作答案:答案:C1一次电池一次电池碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池总反应:总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2负极材料是负极材料是 ,正极是,正极是
7、.电极反应式为:电极反应式为:负极:负极:;正极:正极:;.ZnMnO2Zn2OH2e=Zn(OH)22MnO22H2O2e=2MnOOH2OH2二次电池二次电池(可充电电池可充电电池)铅蓄电池是常见的二次电池,负极材料是铅蓄电池是常见的二次电池,负极材料是 ,正极材,正极材 料是料是 .(1)放电时的反应放电时的反应 负极反应:负极反应:正极反应:正极反应:电池总反应:电池总反应:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2OPbPbO2PbSO42H2O (2)充电时的反应充电时的反应 阴阴(负负)极反应:极反应:阳阳(正正)极反应:极反应:电池总反应:电池总反应:2PbSO42H2O=P
8、bPbO22H2SO4PbSO42H2O2e=3燃料电池燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性 两种两种酸性酸性碱性碱性负极负极反应式反应式 正极正极反应式反应式 电池总电池总反应式反应式2H2O2=2H2O=2H24OH4e 4H2OO24H4e O22H2O4e 2H24e=4H=4OH=2H2O 原电池原理的应用原电池原理的应用1比较不同金属的活动性强弱比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动 性强的金属作负极,而活动性弱的金属性强的金
9、属作负极,而活动性弱的金属(或碳棒或碳棒)作正极作正极 若有两种金属若有两种金属A和和B,用导线将,用导线将A和和B连接后,插入到稀硫连接后,插入到稀硫 酸中,一段时间后,若观察到酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而极溶解,而B极上有气体极上有气体 放出,说明在原电池工作过程中,放出,说明在原电池工作过程中,A被氧化成阳离子而失被氧化成阳离子而失 去电子作负极,去电子作负极,B作正极,则金属作正极,则金属A的金属活动性比的金属活动性比B强强2加快化学反应速率加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流 产生,因而反应速率加快产
10、生,因而反应速率加快 如如Zn与稀与稀H2SO4反应制氢气时,可向溶液中滴加少量反应制氢气时,可向溶液中滴加少量 CuSO4溶液,形成溶液,形成CuZn原电池,加快反应进行原电池,加快反应进行3用于金属的防护用于金属的防护 要保护一个铁制闸门,可用导线将其与一锌块相连,使要保护一个铁制闸门,可用导线将其与一锌块相连,使 锌作原电池的负极,铁制闸门作正极锌作原电池的负极,铁制闸门作正极4设计制作化学电源设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣构成原电池的条件设计原电池时要紧扣构成原电池的条件(1)首要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;首要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)根据原电池的电极反
11、应特点,结合两个半反应找出正根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正 负极材料负极材料(负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼 性差的金属或导电的非金属如石墨性差的金属或导电的非金属如石墨)及电解质溶液及电解质溶液电解质溶液的选择电解质溶液的选择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但如果两个半反应分别在两个容器中
12、进行容器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥),左右两个容器中的电解质溶液,左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子如在铜应选择与电极材料相同的阳离子如在铜锌锌硫酸构成的硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中,而的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有正极铜浸泡在含有Cu2的溶液中的溶液中电极材料的选择电极材料的选择在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极并且,原电池的电极必须导电电池强的物质作为正极并且,原电池的电极必须导电电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,
13、容易失去电子,因中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金也可以是还原性较强的非金属材料如属材料如H2、CH4等等)(3)举例举例 根据以下反应设计的原电池:根据以下反应设计的原电池:原理原理负极负极正极正极电解质电解质溶液溶液电极反应电极反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2Cu石墨石墨FeCl3负极:负极:Cu2e =Cu2正极:正极:2Fe32e=2Fe2 由于在原电池反应中,电解质可参与反应,也可以不参由于在原电池反应中,电解质可参与反应,也可以不参与反应,因此,设计原电池时,若氧化还原反应无明
14、确的电与反应,因此,设计原电池时,若氧化还原反应无明确的电解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,要加入解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,要加入强碱或一般的强酸以增加水的导电性例如,燃料电池,水强碱或一般的强酸以增加水的导电性例如,燃料电池,水中一般要加入中一般要加入NaOH或或H2SO4或或Na2SO4.2把把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中,分别用导线两四块金属片浸入稀硫酸中,分别用导线两 两相连可以组成原电池两相连可以组成原电池A、B相连时相连时A为负极;为负极;C、D相相 连时,电流由连时,电流由DC;A、C相连时,相连时,C极上产生大量气泡;极上产生大量气泡;B
15、、D相连时,相连时,D极发生氧化反应这四种金属的活动顺极发生氧化反应这四种金属的活动顺 序是序是()AABCDBACDB CCABD DBDCA解析:解析:A、B相连时相连时A为负极,说明为负极,说明A比比B活泼;活泼;C、D相连相连时,电流由时,电流由DC,则电子由,则电子由CD,所以,所以C为失去电子的一极,为失去电子的一极,C比比D活泼;活泼;A、C相连时,相连时,C上产生气泡,即上产生气泡,即C上发生的上发生的反应是反应是2H2e=H2,是还原反应,是还原反应,A比比C活泼;活泼;B、D相连时相连时D极发生氧化反应,则极发生氧化反应,则D为负极,四种金属的活动顺为负极,四种金属的活动顺
16、序为序为ACDB.答案:答案:B3一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲 醇与氧气作用生成水和二氧化碳该电池负极发生的醇与氧气作用生成水和二氧化碳该电池负极发生的 反应是反应是()ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH解析:解析:甲醇燃料电池是甲醇在负极上发生氧化反应,氧气甲醇燃料电池是甲醇在负极上发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,故在正极发生还原反应,故B、D错误
17、;错误;A项不是电极反应项不是电极反应答案:答案:C例例1(2009广东高考广东高考)可用于电动汽车的铝空气燃料电可用于电动汽车的铝空气燃料电池,通常以池,通常以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极下列说法正确的是空气电极为正极下列说法正确的是 ()A以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:溶液为电解液时,正极反应都为:O22H2O4e=4OHB以以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:溶液为电解液时,负极反应为:Al3OH 3e=Al(OH)3C以以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液溶液为电解液时,
18、电池在工作过程中电解液 的的pH保持不变保持不变D电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极思路点拨思路点拨解答本题要注意以下几点:解答本题要注意以下几点:(1)明确原电池的工作原理明确原电池的工作原理(2)电极产物与电解质溶液能否发生反应电极产物与电解质溶液能否发生反应(3)电极产物对电解质溶液的影响电极产物对电解质溶液的影响课堂笔记课堂笔记选选 B项,以项,以NaOH为电解液时,不应生成为电解液时,不应生成Al(OH)3沉淀,而应生成沉淀,而应生成 .C项,电解液的项,电解液的pH应减应减小小D项,电子通过外电路从负极流向正极项,电子通过外电路从负极流
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