人教版高中化学选修4第四章《原电池》PPT课件.ppt

原电池原理,回顾旧知 1、原电池 的装置。 原电池反应的本质是发生_ _反应。 2、原电池的构成条件： 3、原电池正、负极规律 负极电子 的极。通常是活泼性 的金属，发生 反应 正极电子 的极。通常是活泼性 的金属或非金属导体，发生 反应,流出,较强,氧化,流入,较弱,还原,有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体） 电解质溶液 构成闭合回路 能自发地发生氧化还原反应,将化学能转变为电能,氧化还原,【学生实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？,锌片上有气泡产生,原理:,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,2e-,【实验二】锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,实验现象： 铜片上有气泡产生,问题探究,1.铜片上产生什么气体?,有人说H2是由铜和稀硫酸 在这种特定的条件下反应产生出来的。这种想法正确吗？,2.铜片上的电子从何来?,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,电流计,Zn2e = Zn2+,2H+ + 2e=H2,3.如何检验电子的流动?,问题探究,根据能量守恒原理，这种产生出来的电能是从什么能量转变来的呢？,一、原电池,化学能转变为电能的装置,原电池,电子的转移,氧化还原反应,电流,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,灯泡,1、原电池的正负极判断,负极：电子流出的一极 正极：电子流入的一极,2、电极反应,2H+2e=H2,负极：,Zn2e=Zn2+,正极：,原电池,氧化反应,还原反应,氧化还原反应,总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式),失去电子,得到电子,Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式),铜片的作用是什么？ 可以用石墨代替吗?,【问题一】,【问题二】,Cu,Zn,整个装置是如何形成电流的闭合回路的?,负极,正极,【问题三】,Cu,Zn,溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？,Zn2+,负极,正极,静电作用,【问题四】,Cu,Zn,有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？,Zn2+,负极,正极,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,【问题五】,Cu,Zn,为什么H+在铜片上得到电子？,Zn2+,负极,正极,静电斥力,静电引力,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,氧化反应,还原反应,负极,正极,电子沿导线传递，产生电流,阳离子,失去电子,溶液中阳离子得到电子,阴离子,正极,负极,SO42-,原电池工作原理小结,较活泼金属,不活泼金属或石墨,较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。,【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原电池？,石墨,Al,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,练习1,Mg,Fe,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,练习2,【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，是否可以形成原电池？,（1）说明两个电极质量的变化情况； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,练习3,二、组成原电池的条件：,一、原电池,将化学能转化为电能的装置,课堂小结,产生电流,沿导线转移,SO42-,H+,e,e,三、原电池的工作原理,负极,正极,产生电流,电子流向：,负极流出经过外电路流入正极,电流流向：,正极流出，经过外电路流入负极,阴离子移向负极，阳离子移向正极,电解质中离 子移动方向：,1. 在如下图所示的8个装置中，属于原电池的有 ., ,e,课堂练习:,简单原电池的设计,（1）将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池。 （2）判断正负极并写出电极反应。,石墨,Fe,FeCl3溶液,负极（铁）： Fe2e=Fe2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=3Fe2+,1.判断下列原电池的正负极,练一练,2.写出下面两个原电池的电极反应式,负极：,Mg2e- Mg2+,正极：,2H+ + 2e-H2,Mg+2H+=Mg2+H2 ,总反应式：,负极：,Fe2e- Fe2+,正极：,Cu2+ + 2e-Cu,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,总反应式：,练一练,以下两个原电池的电极反应,？,课后思考,当堂检测 1.锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A、移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B、移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C、和阴离子都移向Zn极 D、和阴离子都移向Cu 极,B,2.、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；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是( ) 铁圈和银圈左右摇摆不定 保持平衡状态 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 3、利用原电池的反应原理：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2设计一个能持续产生电流的原电池装置。,D,3.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,干电池,纽扣电池,锂电池,化学电源,四.常见的化学电源,一次电池 二次电池 高能电池 燃料电池,锌锰干电池,四.常见的化学电源,.干电池(一次电池),电极: Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极 产生的H2，防止产生极化现象。,负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氢 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨,电极方程式：,四.常见的化学电源,铅蓄电池,电极：Pb为负极；PbO2为正极.,电解液:30%的H2SO4溶液,电极反应式:,负极(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4,正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,拓展创新,.铅蓄电池(二次电池),(1.251.28g/cm-3),课堂练习:,2.铅蓄电池(原电池)的电极分别是PbO2和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根据上述反应,判断: 1)原电池的负极是(填电极材料)_ 2)工作时蓄电池负极反应式为_ 3)工作时蓄电池里电解质溶液的PH变化:_,电极: Zn为负极，Ag2O为正极,电解液: KOH溶液,电极反应式:,负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-,总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2,拓展创新,银锌电池,.高能电池(银锌电池、锂电池),电极: Pt制作的惰性电极,电解质溶液: KOH溶液,负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,总反应：2H2+ O22H2O,拓展创新,氢氧燃料电池,若为酸性介质，试写出电极反应式？,思考:,负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),铝-空气-海水电池,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/铝-海水-空气电池),1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极：4A1-12e- 4A13+ 正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比“干电池”的能量高2050倍。,甲烷-氧燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极 上分别通甲烷和氧气: 负极：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),小结:,燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池 除能量转化率 高外还可持续使用，不污染环境。 一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。 燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电 解液，二者电极上应式是有区别的。如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为： 负极：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正极：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 总反应式为：CH4 + 2O2 CO2+2H2O,五.原电池的应用,(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。,例1.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的示意图并写出电极反应式.,负极（铜）： Cu2e=Cu2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=3Fe2+,五.原电池的应用,(2)比较金属活动性强弱。,例2.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,(3)比较反应速率,例3.下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 硫酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,（ D ）,(4)比较金属腐蚀的快慢,例4.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),(5)判断溶液pH值变化,例6.在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的pH值为_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极