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

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 通過導(dǎo)線流向 請分別寫出電極反應(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 的定向運(yùn)動而形成內(nèi)電路 3 放電時(shí) 負(fù)極上的電子通過導(dǎo)線流向 再通過溶液中離子形成的 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 通過鹽橋?qū)蓚€(gè)隔離的電解質(zhì)溶液連接起來 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)相對來說較活潑 另一個(gè)相對來說較不活潑 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) 慎思3 在原電池內(nèi)部 電解質(zhì)溶液中的陰 陽離子是如何移動的 答案 陰離子移向負(fù)極 陽離子移向正極 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 本題通過電極變化來確定電極 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 請回答下列問題 電極X的材料是 Y的材料是 電解質(zhì)溶液Z是 鹽橋的作用是 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 CuAgAgNO3溶液 將兩個(gè)隔離的電解質(zhì)溶液連接起來 可使電流持續(xù)傳導(dǎo) CuAg 1 例析原電池的設(shè)計(jì)過程 2 設(shè)計(jì)原電池時(shí) 若氧化還原方程式中無明確的電解質(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 某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe Cu的金屬活動性 他們提出了以下兩種方案 請你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 方案 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 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 結(jié)合你所學(xué)的知識 幫助他們再設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe Cu活動性的簡單實(shí)驗(yàn)方案 與方案 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)證金屬活動性方案有很多 可以利用金屬與酸反應(yīng)的難易來判斷或驗(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)來完成