《2019-2020學年高中化學 第4章 第1節(jié) 原電池課件 新人教版選修4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020學年高中化學 第4章 第1節(jié) 原電池課件 新人教版選修4.ppt（33頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第一節(jié)原電池 知識鋪墊 新知預習 自主預測 1 在氧化還原反應中 1 氧化劑 得到電子 元素化合價降低 被還原 發(fā)生還原反應 2 還原劑 失去電子 元素化合價升高 被氧化 發(fā)生氧化反應 3 氧化劑 還原劑之間轉移電子數(shù)目相等 2 原電池是將化學能轉化為電能的裝置 原電池內發(fā)生的反應屬于氧化還原反應 知識鋪墊 新知預習 自主預測 3 通過必修2課程的學習 我們知道在右圖裝置中 1 鋅片是負極 電極反應式是Zn 2e Zn2 銅片是正極 電極反應式是2H 2e H2 2 總反應方程式是Zn 2H Zn2 H2 3 外電路中電子由鋅片流向銅片 知識鋪墊 新知預習 自主預測 一 原電池的工作原理1 構成條件 1 具有兩個活潑性不同的電極 2 合適的電解質溶液 3 形成閉合回路 外電路用導線相連或互相接觸并將兩電極插入電解質溶液中 4 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應 知識鋪墊 新知預習 自主預測 2 裝置圖 以Zn Cu原電池為例 注 這種用鹽橋連接的原電池也叫雙液原電池 知識鋪墊 新知預習 自主預測 3 工作原理 以上述原電池為例 知識鋪墊 新知預習 自主預測 二 原電池的設計從理論上講 能自發(fā)進行的氧化還原反應均可以設計成原電池 實際設計時應注意以下幾點 1 外電路負極 還原性較強的物質 正極 氧化性較強的物質 2 內電路將兩電極浸入電解質溶液中 陰 陽離子作定向運動 3 閉合回路 知識鋪墊 新知預習 自主預測 1 判斷正誤 正確的打 錯誤的打 1 原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置 2 原電池正極發(fā)生氧化反應 負極發(fā)生還原反應 3 不能自發(fā)進行的氧化還原反應 通過原電池裝置可以實現(xiàn) 4 碳棒不能用來作原電池的電極 5 反應Cu 2Ag 2Ag Cu2 能以原電池的形式來實現(xiàn) 答案 1 2 3 4 5 知識鋪墊 新知預習 自主預測 2 如圖所示的裝置能構成原電池產生電流的是 答案B 探究一 探究二 原電池工作原理問題探究1 Cu Ag與稀硫酸能否設計成原電池 答案不能 Cu Ag與稀硫酸都不能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應 2 外電路中電流方向與電子的流動方向有何關系 答案電流方向與電子的流動方向相反 3 試分析用鎂 鋁作電極 氫氧化鈉溶液作電解質溶液構成原電池時的正 負極及電子得失情況 答案鎂 鋁 氫氧化鈉溶液構成的原電池中 發(fā)生反應 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 鋁失去電子 應該作負極 H2O得到電子 鎂作正極 探究一 探究二 知識歸納1 兩種原電池的比較 探究一 探究二 甲裝置所示原電池俗稱單液原電池 鋅片 銅片用導線相連后 都插入到稀硫酸中 所以 鋅片上失去的電子一部分通過導線流向銅片 形成電流 還有一部分 直接傳遞給溶液中碰撞到鋅片上的氫離子 這一部分電子不形成電流 這種原電池供電效率不高 且電流在較短時間內就會衰減 乙裝置所示原電池俗稱雙液原電池 鋅片 銅片用導線相連后 鋅片插入ZnSO4溶液中 銅片插入稀硫酸中 這樣就避免了鋅片與稀硫酸的直接接觸而發(fā)生反應造成的電能損失 鋅失去的電子全部通過導線流向銅片 這種原電池供電效率高 且能提供較穩(wěn)定的電流 探究一 探究二 2 鹽橋的作用鹽橋中通常裝含有瓊脂的KCl飽和溶液 當鹽橋存在時 使兩個半電池中的溶液連成一個通路 隨著反應的進行 鹽橋中的Cl 向硫酸鋅溶液方向移動 K 向稀硫酸方向移動 使硫酸鋅溶液和稀硫酸一直保持電中性 氧化還原反應得以繼續(xù)進行 從而使電子不斷從鋅極流向銅極 能持續(xù) 穩(wěn)定地產生電流 探究一 探究二 典例剖析 典例1 依據氧化還原反應 2Ag aq Cu s Cu2 aq 2Ag s 設計的原電池如圖所示 請回答下列問題 1 電極X的材料是 電解質溶液Y是 2 銀電極為電池的極 發(fā)生的電極反應式為 X電極上發(fā)生的電極反應式為 3 外電路中的電子是從極流向極 探究一 探究二 解析原電池中負極上發(fā)生氧化反應 正極上發(fā)生還原反應 鹽橋起到形成閉合回路 平衡電荷的作用 由總反應方程式可知電極X的材料是Cu 發(fā)生氧化反應 電解質溶液Y是可溶性銀鹽溶液 常用AgNO3溶液 電極反應式如下 負極 Cu 2e Cu2 正極 2Ag 2e 2Ag 電子由負極 Cu 流出 經外電路流向正極 Ag 答案 1 CuAgNO3溶液 2 正2Ag 2e 2AgCu 2e Cu2 3 負 Cu 正 Ag 探究一 探究二 判斷原電池正 負極的方法 探究一 探究二 探究一 探究二 答案C 探究一 探究二 原電池原理的應用問題探究1 若純鋅與粗鋅 含F(xiàn)e C等 分別與同濃度的稀硫酸反應制取H2 哪種方法產生H2的速率快 答案粗鋅 粗鋅中的鐵可以與鋅構成原電池 從而加快反應速率 2 根據反應HCl NaOH NaCl H2O能設計出原電池嗎 答案不能 因為這個反應不是氧化還原反應 反應過程中沒有電子的轉移 不符合原電池的構成條件 3 X Y Z W四塊金屬板分別用導線兩兩相連浸入稀硫酸中構成原電池 X Y相連時 X為負極 Z W相連時 電流方向是W Z X Z相連時 Z極上產生大量氣泡 W Y相連時 W極發(fā)生氧化反應 根據所學內容判斷四種金屬的活動性順序 答案四種金屬的活動性順序由強到弱是X Z W Y 探究一 探究二 知識歸納原電池原理的應用 1 加快氧化還原反應速率如實驗室用Zn和稀硫酸反應制H2 常用粗鋅 它產生H2的速率快 原因是粗鋅中的雜質和鋅 稀硫酸形成原電池 加快了鋅的反應 使產生H2的速率加快 2 比較金屬的活潑性強弱原電池中 負極一般為活潑性較強的金屬 正極一般為活潑性較弱的金屬 3 設計原電池原電池的設計一定要滿足構成原電池的幾個條件 設計思路 以自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應為基礎 把氧化還原反應分解為氧化反應和還原反應兩個半反應 從而確定電極反應 以兩極反應為依據 確定電極材料及電解質溶液 最后畫出裝置圖 4 尋求和制造干電池和蓄電池等化學能源 探究一 探究二 典例剖析 典例2 某原電池總反應的離子方程式為2Fe3 Fe 3Fe2 能實現(xiàn)該反應的原電池是 A 正極為Cu 負極為C 電解質為FeCl3溶液B 正極為C 負極為Fe 電解質為Fe NO3 3溶液C 正極為Fe 負極為Zn 電解質為Fe2 SO4 3溶液D 正極為Ag 負極為Fe 電解質為CuSO4溶液解析將總反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應 電極反應式 即為負極Fe 2e Fe2 正極2Fe3 2e 2Fe2 然后根據原電池的構成條件確定正 負極材料和電解質溶液 因此 本題負極必是Fe 正極可為比Fe活動性弱的金屬或非金屬導體 電解質溶液為含F(xiàn)e3 的鹽溶液 所以B項正確 答案B 探究一 探究二 1 設計原電池原理 原電池是一種將化學能轉化為電能的裝置 因此只有放熱的氧化還原反應才可以設計成原電池 在電池中 通過電極和導線將電子轉移變成了電子的定向移動 將氧化反應和還原反應分到兩個電極上進行 使其成為兩個 半反應 2 設計原電池思路 電極材料的選擇 負極一般是活動性強的金屬材料 正極一般選用活動性比負極弱的金屬材料或石墨等惰性電極 電解質溶液的選擇 電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應 保證設計出的原電池裝置中 還原劑在負極上發(fā)生反應 氧化劑在正極上發(fā)生反應 探究一 探究二 變式訓練2利用反應Zn 2FeCl3 ZnCl2 2FeCl2設計一個雙液原電池 在下圖方格內畫出實驗裝置圖 并注明電極材料 寫出電極反應式 正極材料為 電極反應式為 負極材料為 電極反應式為 解析將Zn 2FeCl3 ZnCl2 2FeCl2拆分為兩個 半反應 Zn 2e Zn2 氧化反應 2Fe3 2e 2Fe2 還原反應 結合原電池的電極反應特點分析可知 該電池的負極材料應用鋅片 正極材料用活動性比鋅弱的金屬或導電的非金屬 為保證Fe3 在正極得電子 電解質溶液為FeCl3等易溶的鐵鹽溶液 探究一 探究二 答案Pt或石墨2Fe3 2e 2Fe2 ZnZn 2e Zn2 1 2 3 4 5 6 1 下列關于原電池的敘述中正確的是 A 原電池能將化學能轉變?yōu)殡娔蹷 原電池負極發(fā)生的電極反應是還原反應C 原電池在工作時其正極不斷產生電子 并經外電路流向負極D 原電池的電極只能由兩種不同的金屬構成解析原電池就是能將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置 A正確 原電池負極失電子 發(fā)生的電極反應是氧化反應 B錯誤 原電池在工作時其負極不斷產生電子 并經外電路流向正極 C錯誤 原電池的電極一般由活動性不同的電極材料構成 實際上金屬與金屬或金屬與非金屬導體均可 D錯誤 答案A 1 2 3 4 5 6 2 下列關于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是 A 把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中 銅片表面出現(xiàn)氣泡B 把鎂條和鋁條緊靠在一起浸入氫氧化鈉溶液中 鎂條表面出現(xiàn)氣泡C 把銅片插入三氯化鐵溶液中 在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D 把鋅粒放入盛有稀鹽酸的試管中 加入幾滴氯化銅溶液 氣泡放出速率加快解析選項A形成原電池 銅片作正極 表面出現(xiàn)氫氣泡 選項B也形成原電池 但在強堿性溶液中 鋁可以反應 鎂不能 鋁失去電子作負極 鎂作正極 表面出現(xiàn)氫氣泡 C選項銅片把三價鐵離子還原為亞鐵離子 不能置換出金屬鐵 D選項鋅能置換出銅 鋅銅形成無數(shù)微小原電池 加快氣泡放出速率 答案C 1 2 3 4 5 6 3 某電池的總反應為Fe 2Fe3 3Fe2 能實現(xiàn)該反應的原電池是 解析能實現(xiàn)反應Fe 2Fe3 3Fe2 的原電池應符合以下條件 負極為Fe 正極材料的活潑性比Fe差 電解質溶液為含F(xiàn)e3 的溶液 B D兩項電解質溶液選錯 C項負極材料選錯 答案A 1 2 3 4 5 6 4 用銅片 銀片 Cu NO3 2溶液 AgNO3溶液 導線和鹽橋 裝有瓊脂 KCl飽和溶液的U形管 構成一個原電池 如圖 以下有關該原電池的敘述正確的是 在外電路中 電子由銅電極流向銀電極 正極反應為Ag e Ag 實驗過程中取出鹽橋 原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同A B C D 1 2 3 4 5 6 解析Cu的金屬性強于Ag的 則Cu作負極 Ag作正極 在外電路中 電子由Cu流向Ag 正極反應式為Ag e Ag 負極反應式為Cu 2e Cu2 若取出鹽橋 破壞了閉合回路 原電池不能工作 該原電池反應方程式為2AgNO3 Cu Cu NO3 2 2Ag 若將AgNO3溶液與Cu接觸 發(fā)生反應的化學方程式也為2AgNO3 Cu Cu NO3 2 2Ag 答案B 1 2 3 4 5 6 5 由鋅片 銅片和200mL稀硫酸組成的原電池如右圖所示 1 原電池的負極反應式為 正極反應式為 2 電流的方向是 3 一段時間后 當在銅片上放出1 68L 標準狀況 氣體時 右側燒杯中的H2SO4恰好消耗一半 則產生這些氣體的同時 共消耗g鋅 有個電子通過了導線 原稀硫酸中c H2SO4 設溶液體積不變 1 2 3 4 5 6 解析產生0 075molH2 通過0 075mol 2 0 15mol電子 消耗0 075molZn和0 075molH2SO4 所以m Zn 0 075mol 65g mol 1 4 875g N e 0 15mol 6 02 1023mol 1 9 03 1022 c H2SO4 1 5mol L 1 答案 1 Zn 2e Zn2 2H 2e H2 2 由Cu極流向Zn極 3 4 8759 03 10221 5mol L 1 1 2 3 4 5 6 6 選擇適宜的材料和試劑設計一個原電池 以便完成下列反應 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 畫出原電池的示意圖并寫出電極反應 解析構成原電池的基本條件 也是進行原電池設計的基本依據 1 根據電池反應寫出電極反應式 2 找出兩電極材料 3 找出電解質溶液 4 形成閉合回路 答案原電池設計如下圖負極 Cu 2e Cu2 正極 2Fe3 2e 2Fe2 總反應 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2