人教版选修四原电池课件.pptx
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1、普通高中课程标准实验教科书化学选修普通高中课程标准实验教科书化学选修4第一节第一节原电池原电池第四章第四章电化学基础电化学基础一、知识回顾一、知识回顾例、如右图所示,组成的原电池:例、如右图所示,组成的原电池:(1)当电解质溶液为稀)当电解质溶液为稀H2SO4时:时:Zn电极是电极是_(填(填“正正”或或“负负”)极,)极,其电极反应为其电极反应为_,该反应,该反应是是_(填(填“氧化氧化”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。(2)当电解质溶液为)当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时:溶液时:Zn
2、电极电极是是_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;Cu电极是电极是_极,极,其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正2H+2e-=H2还原还原负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正Cu2+2e -=Cu还原还原CuZn 稀硫酸稀硫酸-Zn2+H+H+Zn2e-=Zn2+2H+2e-=H2总反应式总反应式:Zn+2H+=Zn2+H2正正氧化反应氧化反应还原反应还原反应现象:现象:锌棒溶解,铜棒上锌棒溶解,铜棒上有气泡有气泡ACuZn-Zn2+H+H+负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极SO
3、42-4.原电池工作原理原电池工作原理Ae-CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFnZnZ4OS2HGuC4OS2H下列哪几个装置能形成原电池?下列哪几个装置能形成原电池?HVXVVXXXV思考与练习思考与练习理论上应看到只在铜片理论上应看到只在铜片上有金属析出,实际上锌上有金属析出,实际上锌片上也有金属产生,这是片上也有金属产生,这是什么原因导致的呢?什么原因导致的呢?最终又会造成什么后果?最终又会造成什么后果?怎样避免和克服呢?怎样避免和克服呢?ACuSO4锌片锌片 铜片铜片想一想想一想思考:如何才能得到持续稳思
4、考:如何才能得到持续稳 定的电流?定的电流?分析:分析:由于锌片与硫酸铜由于锌片与硫酸铜溶液直接接触,铜在锌片溶液直接接触,铜在锌片表面析出,锌表面也构成表面析出,锌表面也构成了原电池,进一步加速铜了原电池,进一步加速铜在锌表面析出,致使向外在锌表面析出,致使向外输出的电流强度减弱。当输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后,锌片表面完全被铜覆盖后,不再构成原电池,也就没不再构成原电池,也就没有电流产生。有电流产生。CuZnACuSO4【交流【交流 研讨一】研讨一】让锌片与硫酸铜让锌片与硫酸铜不直接接触不直接接触ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液ZnCuA?改进改进如何改进原电池装置?
5、如何改进原电池装置?硫酸铜硫酸铜 CuZnAu盐桥:在盐桥:在U U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。溶液和琼脂作成的冻胶。二、双液原电池二、双液原电池1.实验现象:实验现象:有盐桥存在时电流计指有盐桥存在时电流计指针发生偏转,即有电流针发生偏转,即有电流通过电路。取出盐桥,通过电路。取出盐桥,电流计指针即回到零点,电流计指针即回到零点,说明没有电流通过。说明没有电流通过。2.工作原理:工作原理:负极(锌片):负极(锌片):Zn 2e -=Zn 2+(氧化反应)(氧化反应)正极(铜片):正极(铜片):Cu2+2e -=Cu (还原反应)(还原反应)电池反应(电池反应(
6、总化学方程式总化学方程式):):Zn+Cu2+=Zn 2+Cu 二、双液原电池二、双液原电池思考:思考:改进后的装改进后的装置为什么能够持续、置为什么能够持续、稳定的产生电流?稳定的产生电流?盐桥在此的作用是盐桥在此的作用是什么?什么?解析:解析:使使Cl-向锌盐方向移动,向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动,向铜盐方向移动,使使Zn盐和盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使盐溶液一直保持电中性,从而使电子不断从电子不断从Zn极流向极流向Cu极。极。(1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触(2)可使连接的两溶液保持电中性)可使连接的两溶液保持电中性3.盐
7、桥的作用:盐桥的作用:设计中需要关注的问题:设计中需要关注的问题:u1 1、有一个自发进行的氧化还原反应、有一个自发进行的氧化还原反应u2 2、要有电极材料、要有电极材料u3 3、电解质溶液、电解质溶液u4 4、组成闭合回路、组成闭合回路u5 5、装置、装置三、原电池的设计三、原电池的设计设计双液原电池的思路:u还原剂和氧化产物为还原剂和氧化产物为负极负极的的半电池半电池u氧化剂和还原产物为氧化剂和还原产物为正极正极的的半电池半电池Zn+2Ag+=Zn2+2Agu根据电极反应确定合适的电极材料根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液和电解质溶液u外电路外电路用导线连通,可以接用电器用导线连通
8、,可以接用电器u内电路内电路是将电极浸入电解质溶液中,是将电极浸入电解质溶液中,并通过并通过盐桥盐桥沟通内电路沟通内电路 练习:练习:利用利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu设计一个设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。原电池,画出示意图,写出电极反应。负极负极:Fe 2e-=Fe2+正极:正极:Cu2+2e-=Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断一般一般 负极负极 的金属的金属 正极正极 的金属的金属或或 导体,以及某些金属氧化物导体,以及某些金属氧化物可以理解成:可以理解成:
9、与电解质溶液反应与电解质溶液反应 练习:练习:Mg-Al-HMg-Al-H2 2SOSO4 4中中 是正极,是正极,是负极是负极 Mg-Al-NaOH Mg-Al-NaOH中中 是正极是正极 是负极是负极活泼性强活泼性强活泼性弱活泼性弱非金属非金属负极负极1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子(电流)流动的方向判断根据电子(电流)流动的方向判断 电子由电子由 流出,流入流出,流入 ;电流由电流由 流出,流入流出,流入 。负极负极正极正极正极正极负极负极四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2
10、.根据电子(电流)流动的方向判断根据电子(电流)流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 负极负极 电子,发生电子,发生 反应反应 正极正极 电子,发生电子,发生 反应反应 失失得得氧化氧化还原还原四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子(电流)流动的方向判断根据电子(电流)流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子向阴离子向 极移动(负极带正电荷)极移动(负极带正电荷)阳离子向阳离子向 极移
11、动(正极带负电荷)极移动(正极带负电荷)负负正正四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子(电流)流动的方向判断根据电子(电流)流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.5.根据电极现象来判断根据电极现象来判断 负极负极 ;正极正极 ;牺牲、溶解牺牲、溶解增重、气泡增重、气泡四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子(电流)流动的方向判断根据电子(
12、电流)流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.5.根据电极现象来判断根据电极现象来判断 6.6.燃料电池中燃料电池中 燃料在燃料在 反应反应 氧化剂在氧化剂在 反应反应 负极负极正极正极四、原电池正负极判断四、原电池正负极判断1.判断金属的活动性判断金属的活动性原电池的负极为较活泼的金属,发生氧化反应。原电池的负极为较活泼的金属,发生氧化反应。把把A、B、C、D四块金属泡在稀四块金属泡在稀H2SO4中,用导线两两相连可以组成各种原电池。中,用导线两两相连可以组成各种原电池。若若A、B相连时,
13、相连时,A为负极;为负极;C、D相连,相连,D上上有气泡逸出;有气泡逸出;A、C相连时相连时A极减轻;极减轻;B、D相相连,连,B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为到小排列为。ACDB五、原电池原理的应用五、原电池原理的应用2.改变化学反应速率改变化学反应速率(1 1)加快反应速率)加快反应速率实验室制取氢气,用锌与稀硫酸反应。实验室制取氢气,用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好,还是用粗锌好(杂质为锌用纯锌好,还是用粗锌好(杂质为碳)?碳)?为什么?如果只有纯锌、稀硫酸为什么?如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜,怎么办?和硫酸铜,怎么办?马口铁和白铁一旦有划痕后
14、,在潮湿的空气马口铁和白铁一旦有划痕后,在潮湿的空气中,谁被腐蚀的速度快?中,谁被腐蚀的速度快?(2 2)减缓反应速率)减缓反应速率-金属的电化防腐金属的电化防腐3.钢铁的电化腐蚀钢铁的电化腐蚀4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O(铁锈)(铁锈)通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈酸性。水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3-电极反应电极反应负极负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正
15、极C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系 练练1.(07海南)依据氧化还原反应:海南)依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。请回答下列问题:请回答下列问题:(1)电极)电极X的材料是的材料是 ;电解质溶液;电解质溶液Y是是 ;(2)银电极为电池的)银电极为电池的 极,发生的电极反应为极,发生的电极反应为 ;X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ;(
16、3)外电路中的电子是从)外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电极。电极。CuAgNO3溶液溶液2Ag+2e-=2AgCu-2e-=Cu2+CuAg正正练习练习2.(08广东卷)用铜片、银片、广东卷)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的的U型管)型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是构成一个原电池。以下有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电路中,电流由铜电极流向银电极 正极反应为:正极反应为:Ag+e-=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
17、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 A B C DC练习练习3 如图所示,在铁圈和银圈的焊接处,用如图所示,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中,使之平衡;一根棉线将其悬在盛水的烧杯中,使之平衡;小心的向烧杯中央滴入小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后溶液,片刻后可观察到的现象是可观察到的现象是()A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态保持平衡状态C.铁圈向下倾斜,银圈向上倾斜铁圈向下倾斜,银圈向上倾斜 D.银圈向下倾斜,铁圈向上倾斜银圈向下倾斜,铁圈向上倾斜D练
18、习练习4、市场上出售的市场上出售的“热敷袋热敷袋”其主要成分是其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等,热敷铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等,热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝,启袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量,使用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量,使用完后,会发现有大量的铁锈存在,请回答下用完后,会发现有大量的铁锈存在,请回答下列问题:列问题:(1 1)热敷袋使用时,为什么会放出热量?)热敷袋使用时,为什么会放出热量?(2 2)碳粉的主要作用是什么?氯化钠又起了什)碳粉的主要作用是什么?氯化钠又起了什么作用?么作用?(3 3)试写
19、出有关的电极反应式和化学方程式。)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(1)利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的)利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。热量。(2)碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液)碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池,加速铁屑的氧化。氯化钠溶一起构成原电池,加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水,形成了电解质溶液。于水,形成了电解质溶液。(3)负极:)负极:2Fe-4e-=2 Fe2+,正极:正极:O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应方程式是:总反应方程式是:2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4 Fe(OH)3用于汽车的铅蓄
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