2018_2019学年高中化学第四章电化学基础4.1原电池课件新人教版选修4.ppt

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1、第一节 原电池,1.能说出原电池的工作原理及构成条件。 2.能写出电极反应式和电池反应方程式。 3.能设计简单的原电池。,一,二,一、原电池 1.工作原理(以锌铜原电池为例) (1)实验现象。 电流表指针发生偏转。 锌片逐渐溶解。 铜片上有红色物质沉积。 将盐桥取出,电流表指针回到零点。,一,二,(2)工作原理。,一,二,2.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极: 相对活泼的金属作负极; 较不活泼的金属或非金属作正极。 (2)电解质溶液。 (3)形成闭合回路。 (4)能自发地发生氧化还原反应。 思考感悟 盐桥的作用是什么? 提示:(1)连接两个半电池构成闭合回路。(2)保持盐桥两边电解

2、质溶液呈电中性。,一,二,二、原电池的设计 1.电极 用还原性较强的物质作负极,向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极,从外电路得到电子。 2.构成 将两电极浸在电解质溶液中,通过阴、阳离子的定向移动形成内电路。 3.原理 放电时负极上的电子通过导线流向正极,再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路。,一、原电池的判定 依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”:一看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。二看溶液两极插入电解质溶液中。三看回路形成闭合回路或两极直接接触。四看本质有无自发的氧化还原反应发生。,二、原电池的工作原理和正负极的判断 1.原电池的工作

3、原理,2.原电池正负极的一般判断,特别提醒Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池,Al为负极;Fe(或Al)、Cu、浓硝酸构成的原电池,Cu为负极。,三、原电池原理的应用 1.比较金属活动性强弱 例证:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极,b是正极,因此,金属活动性ab。 2.增大化学反应速率 例证:实验室利用锌与稀硫酸反应制取氢气时,通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。 原理:锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池,使产生氢气的速率增大。,3.设计原电池 例如,以2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原电池

4、。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极的电极反应。本例的电极反应为 负极:Cu-2e- Cu2+, 正极:2Fe3+2e- 2Fe2+。 (2)确定电极材料。 如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、石墨棒)作负极。 发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极,用铂丝或石墨棒作正极。,(3)确定电解质溶液。 电解质是使负极放电的物质,因此电解质溶液一般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发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应

5、分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。 如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。 (4)构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。 特别提醒设计原电池时,若氧化还原反应方程式中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,通常加入强碱或强酸。如燃料电池,水中一般要加入KOH或H2SO4。,知识点1,知识点2,知识点3,原电池的判断 【例题1】 下图中能组成原电池产生较大电流的是 ( ),解析:A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应,不能构成原电池;B项符合原电池的三个构成条件,且Zn能与H2SO4溶液反应,两电极发生

6、的反应分别是Zn-2e- Zn2+,2H+2e- H2;C项中酒精不是电解质,故不是原电池。 答案:B,知识点1,知识点2,知识点3,点拨判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”:即看是否有自发的氧化还原反应存在;以构成原电池的三个条件为标准:两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。若上述条件都满足则可形成原电池。,知识点1,知识点2,知识点3,原电池的工作原理 【例题2】 下图为一原电池装置,下列叙述中正确的是 ( ) A.铜离子在铜片表面被还原 B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.铜是正极,铜片上有气泡产生 解析:该原电池中,较活泼

7、的金属锌作负极,发生氧化反应,较不活泼的铜作正极,发生还原反应,电子由负极锌流出,经导线流向铜电极(电流的方向与之相反),负极、正极的反应分别为负极:Zn-2e- Zn2+,正极:Cu2+2e- Cu;盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移,故A正确,B、C、D错误。 答案:A,知识点1,知识点2,知识点3,原电池原理的应用 【例题3】 利用反应Zn+2FeCl3 ZnCl2+2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图,并指出正极材料为 ,电极反应式为 ;负极材料为 ,电极反应式为 。 解析:一般来说,利用放出能量的自发氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时,先将氧化还原

8、反应拆分为两个半反应(即氧化反应和还原反应),然后根据构成原电池的条件,选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液,将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路,即可成功设计原电池。 将Zn+2FeCl3 ZnCl2+2FeCl2拆分为:Zn-2e- Zn2+(氧化反应)和2Fe3+2e- 2Fe2+(还原反应);结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应用锌,则正极所用材料活泼性应比锌弱,为保证Fe3+在正极得电子,则电解质溶液为FeCl3溶液等易溶的铁盐溶液。,知识点1,知识点2,知识点3,答案:(实验装置图如下) Pt(或石墨) 2Fe3+2e- 2Fe2+ Zn Zn-2e- Zn2+,点拨要牢记原电池正负极反应的反应类型,以便确定正负极材料,同时要根据电池反应方程式,选择合适的电解质溶液。为了确保能写出正确答案,可将所设计的电池反应方程式写出,与题中所给的方程式对比、检查。,