人教版化学选修四 原电池课件

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1、新课标人教版选修四化学反应原理第 四 章 电 化 学 基 础 1原 电 池 2化 学 电 源 4金 属 的 电 化 学 腐 蚀 与 防 护电 化 学 基 础 3电 解 池氧 化 还原 反 应化 学 能 转 化为 电 能 ， 自发 进 行 电 能 转 化 为化 学 能 ， 外界 能 量 推 动知 识 结 构 第 一 节 原 电 池 把 化 学 能 转 变 为 电 能 的 装 置 叫 原 电 池要 解 决 的 问 题 ：1. 什 么 是 原 电 池 ？2. 原 电 池 的 工 作 原 理 ？（ 电 子 的 流 向 、 电 流 的 流 向 、 离 子 的 流 向 、 形成 条 件 、 电 极 的 判

2、 断 、 电 极 反 应 的 写 法 ） 原 电 池 及 其 工 作 原 理 ：1.定 义 ： .电 极 名 称 ：原 电 池 相 对 活 泼 的 电 极 为 负 极相 对 不 活 泼 的 电 极 为 正 极3.电 极 反 应 ：原 电 池 负 极 ：正 极 ： 失 电 子 的 氧 化 反 应得 电 子 的 还 原 反 应从 理 论 上 说 ， 任 何 一 个 自 发 的 氧 化还 原 反 应 均 可 设 计 成 原 电 池 。化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 为 原 电 池 。 活 动 探 究 1实 验 组 别 组 组 组 组蜂 鸣 器区 别结 论 响 响两 极 材 料 不 同活

3、泼 性 不 同的 两 个 电 极 响 不 响负 极 ： 较 活 泼 的 金 属正 极 ： 较 不 活 泼 的 金 属 、 石 墨 等4 原 电 池 形 成 的 条 件 ： MgCu 橙 汁H2 溶 液 导 电 性 不 同电 极 材 料 均 需 插 入 电 解 质 溶 液 中活 动 探 究 2蜂 鸣 器 组 组 组响区 别结 论 响不 响 蜂 鸣 器 组 组响区 别结 论 不 响电 解 质 溶 液 是 否 连 通两 极 相 连 与 电 解 质 溶 液 必 须形 成 闭 合 回 路活 动 探 究 3 ： 原 电 池 的 构 成 条 件 能 自 发 地 发 生 氧 化 还 原 反 应 两 种 活 泼

4、 性 不 同 的 电 极 电 解 质 溶 液 （ 做 原 电 池 的 内 电 路 ， 可 能参 与 反 应 ） 形 成 闭 合 回 路负 极 ： 较 活 泼 的 金 属正 极 ： 较 不 活 泼 的 金 属 、 石 墨 等（ 正 极 一 般 不 参 与 电 极 反 应 ， 只 起 导 电 作 用 ） 。 5.定 向 移 动 方 向 ： 电 子 、 离 子原 电 池“负 极 给 出 电 子 ， 并 流 向 正 极 ”必 发 生失 电 子的氧 化 反 应 必 发 生得 电 子的还 原 反 应 1.电 路 ： 外 电 路内 电 路 电 子 流 向 ： 负 极 流 向 正 极电 流 方 向 ： 正 极

5、 流 向 负 极阴 离 子 流 向 负 极阳 离 子 流 向 正 极2.电 极 ： 正 极 ： 电 子 流 入 的 一 极负 极 ： 电 子 流 出 的 一 极3.电 极 反 应 式： 正 极 ： 2H+ 2e- H2负 极 ： Zn 2e- Zn2+4.总 反 应 式 ： Zn+ 2H+ Zn2+ + H2 例 1. 下 列 哪 几 个 装 置 能 形 成 原 电 池 ？CuFeH2SO4CuZnH2SO4 CuFeNaCl溶 液CuFeNaCl溶 液CuZn酒 精 CuZnH 2SO4 H 2SO4A B C DE F M nZ nZ4OS2H NnZ Cu4OS2Cu CuSO 4 例

6、2. 在 盛 有 稀 H 2SO4的 烧 杯 中 放 入 用导 线 连 接 的 锌 片 和 铜 片 ， 下 列 叙 述 正确 的 是 ( )(A)正 极 附 近 的 SO42 离 子 浓 度 逐 渐 增 大 (B)电 子 通 过 导 线 由 铜 片 流 向 锌 片(C)正 极 有 O2逸 出 (D)铜 片 上 有 H 2逸 出D 1.某 金 属 能 跟 稀 盐 酸 作 用 发 出 氢 气 ， 该 金 属 与锌 组 成 原 电 池 时 ， 锌 为 负 极 ， 此 金 属 是 ( )A.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.由 铜 锌 和 稀 硫 酸 组 成 的 原 电 池 工 作 时 ， 电 解

7、 质溶 液 的 pH( )A.不 变 B先 变 大 后 变 小 C逐 渐 变 大 D.逐 渐 变 小C练 习： 1.下 列 装 置 中 能 组 成 原 电 池 形 成 电 流 的 是 ( ) AZn CuH 2SO4 CuZn A酒 精ZnH 2SO4 A CuH2SO4 ACu CuH2SO4 负 极 正 极Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2还 原 剂 (Zn)失 去 电子 ， 发 生 氧 化 反 应 氧 化 剂 (H+)在 铜极 上 得 到 电 子 ，发 生 还 原 反 应 还原 剂 失 去 的电 子 从 锌 极流 出 流 入 铜 极经 外 电 路Zn2+H+SO42- 电 流

8、 方 向小 结 ？ 提 出 问 题 ： 上 图 是 我 们 在 必 修 2中 学 习 过 的 将 锌 片 和 铜 片 置 于 稀 硫 酸的 原 电 池 ， 如 果 用 它 做 电 源 ， 不 但 效 率 低 ， 而 且 时 间 稍 长电 流 就 很 快 减 弱 ， 因 此 不 适 合 实 际 应 用 。 这 是 什 么 原 因 造成 的 呢 ？ 有 没 有 什 么 改 进 措 施 ？讨 论 ：造 成 的 主 要 原 因 ： 由 于 在 铜 极 上 很 快 就 聚 集 了 许 多 氢 气泡 ， 把 铜 极 跟 稀 硫 酸 逐 渐 隔 开 ， 这 样 就 增 加 了 电 池 的 内阻 ， 使 电

9、流 不 能 畅 通 。 这 种 作 用 称 为 极 化 作 用 。 对 锌 铜 原 电 池 工 作 原 理 的 进 一 步 探 究为 了 避 免 发 生 这 种 现 象 ， 设 计 如 下 图 （ 书 P 71图 4-1） 所 示的 原 电 池 装 置 ， 你 能 解 释 它 的 工 作 原 理 吗 ？ (1)在 探 究 实 验 的 装 置 中 架 上 盐 桥 连 通 ,看 有 什 么 现 象 ？电 流 计 指 针 回 到 零 点 ，说 明 无 电 流 ，未 构 成 原 电 池 。电 流 计 指 针 偏 转 ，有 电 流 通 过 电 路 ，是 原 电 池 装 置 ;(2)然 后 取 出 盐 桥

10、 ， 又 将 看 到 什 么 现 象 ? 探 究 实 验 盐 桥 ： 在 U形 管 中 装 满 用 饱 和 KCl溶 液 和 琼 胶 作 成 的 冻 胶 。ZnSO4Zn CuCuSO4A （ ） 盐 桥 的 作 用 是 什 么 ？可 提 供 定 向 移 动 的 阴 阳 离 子， 使 由 它 连 接 的 两 溶 液 保 持电 中 性 ， 盐 桥 保 障 了 电 子 通过 外 电 路 从 锌 到 铜 的 不 断 转移 ， 使 锌 的 溶 解 和 铜 的 析 出过 程 得 以 继 续 进 行 。 导 线 的 作 用 是 传 递 电 子 ，沟 通 外 电 路 。 而 盐 桥 的 作 用则 是 沟 通

11、 内 电 路 。 . 双 液 原 电 池 的 工 作 原 理 （ 有 关 概 念 ）（ ） 盐 桥 中 装 有 饱 和 的 KCl溶 液 和 琼 脂 制 成 的胶 冻 ， 胶 冻 的 作 用 是 防 止 管 中 溶 液 流 出 盐 桥 的 作 用 ：（ 1） 形 成 闭 合 回 路 。（ 2） 平 衡 电 荷 。 (3)双 液 原 电 池 的优 点 ：能 产 生 持 续 、 稳定 的 电 流 。 原 电 池双 液锌 半 电 池 铜 半 电 池 返 回mA CuZn2+ Cu2+SO4 2- SO4 2-Zn K+ Cl-Zn2+Zn-2e-=Zn2+ Cu2+2e-=Cu氧 化反 应 盐桥 还

12、 原反 应+负极 正极 把 氧 化 反 应 和 还 原 反 应 分 开 在 不 同 区 域 进 行 ， 再 以 适当 方 式 连 接 ， 可 以 获 得 电 流 。 1、 依 探 究 实 验 的 原 理 ， 按 以 下 反 应 设 计 一 个 能 持续 产 生 电 流 的 原 电 池 装 置 ， 画 出 装 置 图 。 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag课 堂 练 习 AgNO 3Ag CuCu(NO3)2A 说 明 ： 盐 桥 为 含 有 琼 胶的 KNO3饱 和 溶 液 24 3.判 断 下 列 哪 些 装 置 构 成 了 原 电 池 ？ 若 不 是 ， 说 明 理由 ； 若 是

13、 ， 指 出 正 负 极 名 称 并 写 出 电 极 反 应 式 。 CuCl2 FeCl3ACu C 4.依 据 反 应 ： 2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)设 计 的 原 电 池 如 图 所 示 。请 回 答 下 列 问 题 ：（ 1） 电 极 X的 材 料 是 _； 电 解 质 溶 液 Y是_；（ 2） 银 电 极 为 电 池 的 _极 ， 发 生 的 电 极 反 应 为_； X电 极 上 发 生 的 电 极 反 应 为 _。（ 3） 外 电 路 中 的 电 子 是 从 _电 极 流 向 _电极 。 铜AgNO3 正2Ag + +2e-=2AgCu

14、-2e-=Cu2+ AgCu 26 电 池 电 极 反 应 式 的 类 型电池 仅 有 负 极 材 料参 与 反 应两 电 极 材 料 均参 与 反 应两 电 极 材 料 均不 参 与 反 应 由 NordriDesign提 供 电 池 电 极 反 应 式 的 书 写先 写 出 总 反 应 ， 再 写 出 某 一 个 简 单 的 半反 应 ， 用 总 反 应 减 去 半 反 应 就 得 到 另 一个 半 反 应规 则 ： 28 一 、 仅 有 负 极 材 料 参 与 反 应 参 与 反 应 的 金 属 电 极 本 身 为 负 极 ， 负 极 参 与 反应 的 金 属 失 电 子 （ 先 写 出

15、 负 极 反 应 式 ） ， 正 极 是介 质 溶 液 中 的 微 粒 得 电 子 （ 反 应 一 般 为 析 氢 、 吸氧 、 析 Cu、 Ag等 ） 。 29 1、 酸 性 较 强 介 质 ： 正 极 一 般 是 析 氢 反 应 。 负 极 ： Zn-2e-=Zn2+ 正 极 ： 2H+2e-=H2 总 反 应 ： Zn+ 2H+ = H2+ Zn2+ 30 2、 碱 性 介 质 ： 正 极 一 般 是 吸 氧 反 应 。 负 极 ： 2Fe-4e-=2Fe2+或 2Fe + 2OH- 4e- = 2Fe(OH)2 正 极 ： O2+2H2O+4e- =4OH- 总 反 应 ： 2Fe+O

16、2+2H2O = 2Fe(OH)2 31 3、 接 近 中 性 介 质 ： 正 极 一 般 是 吸 氧 反 应 。 负 极 ： 2Fe - 4e-=2Fe2+ 正 极 ： O2+ 4e- + 2H2O=4OH- 总 反 应 ： 2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2 32 4、 含 不 活 泼 金 属 的 盐 溶 液 为 介 质 ： 正 极 析 出 不 活 泼 金 属（ Cu、 Ag等 ） 。 负 极 ： Fe - 2e- = Fe2+ 正 极 ： Cu2+ + 2e- = Cu总 反 应 ： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 练 习 ： 请 写 出 右 边 原 电 池 的 电

17、 极 方 程 式总 反 应 方 程 式 ：负 极 ： Al， 失 Al 3+ Mg AlNaOH溶 液 A拆 成 离 子 方 程 式 ：2Al + 2OH + 2H 2O = 2AlO2 + 3H 2根 据 化 合 价 升 降 判 断 正 负 极2Al + 2NaOH + 2H 2O = 2NaAlO2 + 3H 2 34 二 、 电 极 材 料 本 身 均 不 参 与 反 应 两 电 极 均 为 惰 性 电 极 ， 常 见 于 燃 料 电 池 。 1、 酸 性 介 质 氢 氧 燃 料 电 池 2H2+O2=2H2O 负 极 ： 2H2 - 4e-=4H+ 正 极 ： O2+ 4H+ + 4e

18、-=2H2O a. 应 考 虑 电 解 质 对 电 极 反 应 的 影 响 b. 介 质 为 酸 性 溶 液 时 ， 反 应 式 两 边 不 能 出 现 OH -离 子 c. H+写 在 正 极 的 反 应 物 中 352、 碱 性 介 质 氢 氧 燃 料 电 池 2H2+O2=2H2O 负 极 ： 2H2+ 4OH- - 4e-=4H2O 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- =4OH- 36 3、 当 电 解 质 溶 液 接 近 中 性 时 氢 氧 燃 料 电 池 2H2+O2=2H2O 负 极 ： 2H2-4e-=4H+ 正 极 ： O2+2H2O+4e-=4OH- 37 例 一

19、有 人 设 计 出 利 用 CH4和 O2的 反 应 ， 用 铂 电 极 在 KOH溶液 中 构 成 原 电 池 。 电 池 的 总 反 应 类 似 于 CH4在 O2中 燃 烧 ， 则 下列 说 法 正 确 吗 ？1.负 极 上 是 O2获 得 电 子 ， 电 极 反 应 式 为 O2+2H2O+4e-=4OH- 2.负 极 上 CH4失 去 电 子 ， 电 极 反 应 式 CH4+10OH- 8e-=CO32-+7H2O 38 三 、 两 电 极 材 料 均 参 与 反应 两 电 极 材 料 通 常 由 金 属 和 金 属 化 合 物 构 成 。 1、 酸 性 介 质 铅 蓄 电 池 ：

20、Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 负 极 ： Pb + SO42- 2e- = PbSO4 正 极 ： PbO2+ SO42- + 4H+ + 2e-= PbSO4 + 2H2O a. 应 考 虑 电 解 质 对 电 极 的 影 响 （ 如 生 成 难 溶 物 等 ） b. 介 质 为 酸 性 溶 液 时 ， 反 应 式 两 边 不 能 出 现 OH- c. H +写 在 正 极 的 反 应 物 中 39 2、 碱 性 介 质 爱 迪 生 蓄 电 池 ： Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2 + Ni(OH)2 负 极 ： Fe + 2OH- 2e-= Fe(OH)2

21、正 极 ： NiO2+ 2H2O + 2e-=Ni(OH)2 + 2OH- a. 反 应 式 两 边 不 能 出 现 H+离 子 b. OH -写 在 负 极 的 反 应 物 中 1.利 用 原 电 池 原 理 设 计 新 型 化 学 电 池 ；2.改 变 化 学 反 应 速 率 ， 如 实 验 室 用 粗 锌 与 硫酸 反 应 制 取 氢 气 ；3.进 行 金 属 活 动 性 强 弱 比 较 ；4.电 化 学 保 护 法 ， 即 将 金 属 作 为 原 电 池 的 正 极而 受 到 保 护 。 如 在 铁 器 表 面 镀 锌 。五 、 原 电 池 的 主 要 应 用 ：5.解 释 某 些 化

22、 学 现 象 (1)比 较 金 属 活 动 性 强 弱 。例 1： 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 H 2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）原 电 池 原 理 应 用 ： (2)比 较 反 应 速 率例 2 ：下 列 制 氢 气 的 反 应

23、速 率 最 快 的 是粗 锌 和 1mol/L 盐 酸 ；B.A. 纯 锌 和 1mol/L 硫 酸 ；纯 锌 和 18 mol/L 硫 酸 ；C. 粗 锌 和 1mol/L 硫 酸 的 反 应 中 加 入 几 滴 CuSO4溶 液 。D. （ D ）原 电 池 原 理 应 用 ： (3)比 较 金 属 腐 蚀 的 快 慢例 3： 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)原 电 池 原 理 应 用 ： 例 4： 下 列 装 置 中 四 块 相 同 的 Zn片 ， 放 置 一 段 时 间 后 腐 蚀 速率 由 慢 到

24、 快 的 顺 序 是 (4) (2) (1) (3) (5)原 电 池 原 理 的 综 合 应 用例 5： 市 场 上 出 售 的 “ 热 敷 袋 ” 的 主 要 成 分 为 铁 屑 、炭 粉 、 木 屑 、 少 量 氯 化 钠 和 水 等 。 “ 热 敷 袋 ” 启用 之 前 用 塑 料 袋 使 其 与 空 气 隔 绝 ， 启 用 时 ， 打 开塑 料 袋 轻 轻 揉 搓 就 会 放 出 热 量 。 使 用 完 后 ， 会 发现 有 大 量 铁 锈 存 在 。1)“ 热 敷 袋 ” 是 利 用 放 出 热 量 。2)炭 粉 的 主 要 作 用是 。3)加 入 氯 化 钠 的 主 要 作 用

25、是 。4)木 屑 的 作 用是 。 铁 被 氧 化与 铁 屑 、 氯 化 钠 溶 液 构 成 原电 池 ， 加 速 铁 屑 的 氧 化氯 化 钠 溶 于 水 、 形 成 电 解 质 溶 液使 用 “ 热 敷 袋 ” 时 受 热 均 匀 原 电 池 原 理 应 用 ： 小 结 定 义 :（ 1） 由 两 个 半 电 池 组 成 的 锌 铜 原 电 池 的 工 作 原 理 原 电 池 把 化 学 能 转 化 成 电 能 的 装 置 。2、 原 电 池 的 工 作 原 理较 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 )。 负 极 正 极电 子 流 向电 流 流 向（ 2） 形 成 原 电 池 的 条 件（ 3） 原 电 池 的 正 负 极 的 判 断 方 法（ 4） 电 极 材 料 的 选 择 （ 电 池 的 电 极 必 须 导 电 ）