高中化學(xué) 專題1 第2單元 第1課時(shí) 原電池的工作原理課件 蘇教版選修4.ppt

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第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時(shí)原電池的工作原理,1．電流是怎樣形成的？【答案】電子的定向移動(dòng)形成電流。2．什么是氧化還原反應(yīng)？【答案】有電子得失或共用電子對(duì)偏移的化學(xué)反應(yīng)叫氧化還原反應(yīng)，表現(xiàn)為化合價(jià)的變化。,1．以銅鋅原電池為例，熟練掌握原電池的工作原理。2．能正確判斷原電池的正負(fù)極。3．熟練書寫原電池的電極、電池反應(yīng)方程式。,1.裝置如右圖所示是________裝置，是借助________反應(yīng)將______轉(zhuǎn)化為______的裝置。Zn是____，Cu是____，外電路電子由____通過(guò)導(dǎo)線流向____。請(qǐng)分別寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：負(fù)極反應(yīng)式：________________；正極反應(yīng)式：________________；總反應(yīng)方程式：____________________。,篤學(xué)一原電池,,,原電池,氧化還原,化學(xué)能,電能,負(fù)極,正極,Zn,Cu,2．工作原理原電池原理是把____________________分開進(jìn)行，還原劑在____極上失去電子發(fā)生_____反應(yīng)，電子通過(guò)導(dǎo)線流向____極，氧化劑在____極上得到電子發(fā)生_____反應(yīng)。,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),負(fù),氧化,正,正,還原,1.設(shè)計(jì)原電池時(shí)，用____________的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用___________的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。2．在原電池的內(nèi)部，兩極浸在____________中，并通過(guò)__________的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。3．放電時(shí)，負(fù)極上的電子通過(guò)導(dǎo)線流向______，再通過(guò)溶液中離子形成的________構(gòu)成回路。,篤學(xué)二原電池的設(shè)計(jì),還原性較強(qiáng),氧化性較強(qiáng),電解質(zhì)溶液,陰、陽(yáng)離子,正極,內(nèi)電路,【慎思1】鹽橋內(nèi)盛放的是什么物質(zhì)？其作用是什么？【答案】鹽橋內(nèi)通常裝有含有瓊脂的KCl飽和溶液。離子在鹽橋中能定向移動(dòng)，通過(guò)鹽橋?qū)蓚€(gè)隔離的電解質(zhì)溶液連接起來(lái)，可使電流持續(xù)傳導(dǎo)。使用鹽橋?qū)蓚€(gè)半電池完全隔開，使副反應(yīng)減至最小程度，可以獲得單純的電極反應(yīng)，便于分析放電過(guò)程，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。,【慎思2】原電池形成的條件是什么？【答案】(1)兩個(gè)活潑性不同的電極，其中一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較活潑，另一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較不活潑，二者直接或間接地連在一起，插入電解質(zhì)溶液中。(2)電解質(zhì)溶液。(3)形成閉合回路。(4)能自發(fā)地發(fā)生放出能量的氧化還原反應(yīng)?！旧魉?】在原電池內(nèi)部，電解質(zhì)溶液中的陰、陽(yáng)離子是如何移動(dòng)的？【答案】陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。,原電池正、負(fù)極的判斷方法,【例1】將Mg條、Al條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，用導(dǎo)線、電流計(jì)連接成原電池，此電池工作時(shí)，下列敘述正確的是(),原電池的電極類型不僅跟電極材料有關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。例如：鎂—鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉溶液為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。,【體驗(yàn)1】在下圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(),,【答案】C【解析】本題通過(guò)電極變化來(lái)確定電極，N棒變細(xì)，即N極上發(fā)生氧化反應(yīng)，N棒金屬較活潑，排除A、D；由M棒變粗，可知B不正確。,1．加快氧化還原反應(yīng)的速率例如：在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負(fù)極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性a＞b。,原電池原理的應(yīng)用,(2)確定電極材料若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須比負(fù)極材料活潑性差。本例中可用銅棒作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。,(3)確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液。(4)構(gòu)成閉合回路。4．尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源5．用于金屬的防護(hù),(2)該反應(yīng)還可設(shè)計(jì)成能量轉(zhuǎn)化效率更高的原電池裝置，如下圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①電極X的材料是____，Y的材料是____，電解質(zhì)溶液Z是________。②鹽橋的作用是__________________________。③外電路中的電子是從________電極流向________電極。,,解析本題考查原電池的原理和設(shè)計(jì)，解題時(shí)應(yīng)明確設(shè)計(jì)思路，理解帶鹽橋的原電池的組成原理。根據(jù)已知的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池的思路是：首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)(即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng))：Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag；然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，分析可知，該電池的負(fù)極應(yīng)該用Cu作材料，正極要保證Ag＋得到負(fù)極失去的電子，電解質(zhì)溶液只能用含Ag＋的電解質(zhì)溶液，如AgNO3溶液。而正極材料的活潑性比Cu弱。在帶鹽橋的原電池組成半電池時(shí)，注意電極材料與溶液中的離子一般要相對(duì)應(yīng)，如Cu2＋/Cu或Ag＋/Ag。,答案(1)實(shí)驗(yàn)裝置圖如右圖Pt(合理即可)2Ag＋＋2e－===2AgCuCu－2e－===Cu2＋(2)①CuAgAgNO3溶液②將兩個(gè)隔離的電解質(zhì)溶液連接起來(lái)，可使電流持續(xù)傳導(dǎo)③CuAg,,(1)例析原電池的設(shè)計(jì)過(guò)程：,,(2)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若氧化還原方程式中無(wú)明確的電解質(zhì)溶液，可用水作電解質(zhì)，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電性，通常加入強(qiáng)堿或一般的強(qiáng)酸，如燃料電池，水中一般要加入KOH或H2SO4；若給出的是離子方程式，則電解質(zhì)溶液是含氧化性離子的酸或可溶性鹽，此時(shí)電解質(zhì)可能不唯一。,【答案】C【解析】本題考查原電池的組成，活潑金屬為負(fù)極，且能與電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。,【案例】某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為_____________________。,實(shí)驗(yàn)探究三原電池原理的應(yīng)用——判斷金屬活潑性,方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)式：__________________________________；負(fù)極反應(yīng)式：__________________________________。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：____________________________________________，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：___________________________。,【答案】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑如下圖所示2H＋＋2e－===H2↑Fe－2e－===Fe2＋把鐵片插入CuSO4溶液中，一段時(shí)間后，觀察鐵片表面是否生成紅色物質(zhì)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋【解析】比較或驗(yàn)證金屬活動(dòng)性方案有很多，可以利用金屬與酸反應(yīng)的難易來(lái)判斷或驗(yàn)證；也可以利用原電池原理，負(fù)極是較活潑的金屬；也可以利用金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)來(lái)完成。,,