人教版高中化学选修四课件：4.1 原电池

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1、第一节 原电池,第四章 电化学基础,学习目标定位 1.以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理。 2.会正确判断原电池的正极和负极。 3.掌握原电池电极反应式的书写方法。,一 原电池的工作原理,达标检测 提升技能,二 原电池的电极判断及电极反应式的书写,内容索引,一 原电池的工作原理,1.按下图所示装置，完成实验并回答下列问题： (1)有关的实验现象是锌片 ，铜片 ，CuSO4溶液颜色；电流表的指针 ，装置中的能量变化是 。该装置称作原电池。,新知导学,溶解,加厚变亮,变浅,发生偏转,化学能转化为,电能,(2)原电池构成的条件：具有 不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入 中，且能自发地

2、发生氧化还原反应。下列图示装置能形成原电池的是 。,活动性,电解质溶液,AD,(3)电子流动方向和电流方向 外电路：电子由 电极经过导线流向 电极，电流由 电极流向电极。锌电极为 极，铜电极为 极。 内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 (4)电极反应：负极反应式是 ，发生 反应；正极反应式是 ，发生 反应；电池总反应的离子方程式是 。,锌,铜,铜,锌,负,正,Zn2e=Zn2,氧化,Cu22e=Cu,还原,ZnCu2=Zn2Cu,2.按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：,(1)实验过程中，能观察到的实验现象是锌片 ，铜片 ；电流表指针 ；CuSO4溶液的颜色 。,溶解,加厚变亮,发生

3、偏转,变浅,(2)离子移动方向 硫酸锌溶液中： 向盐桥移动； 硫酸铜溶液中： 向铜极移动； 盐桥中：K移向 区(CuSO4溶液)，Cl移向 区(ZnSO4溶液)。,Zn2,Cu2,正极,负极,(3)若取出装置中的盐桥，电流表的指针是否还会发生偏转？为什么？,答案,不偏转。如果要使电流表指针发生偏转，则该装置中必须形成闭合回路。若取出盐桥，很显然该装置未构成闭合回路，电流表指针不会发生偏转。,3.实验结论：与问题1中的原电池装置相比较，问题2中双液原电池具有的特点： (1)具有盐桥。取下盐桥，_。 (2)两个半电池完全隔开，Cu2无法移向锌片，可以获得_。,无法形成闭合回路，反应不能进行，可控制

4、原电池反应的进行,单纯的电极反应，,有利于最大程度地将化学能转化为电能,1.原电池原理 原电池原理是将 进行，还原剂在 极上失去电子发生 反应，电子通过导线流向 极，氧化剂在 极上得到电子发生 反应。,氧化反应和还原反应分开,负,氧化,正,正,还原,2.原电池电极及电极反应特点 (1) 为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较 的金属或某些还原剂，电极被 ，发生 反应。 (2) 为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性较 的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被还原或电极上附着物本身被 ，发生 反应。,强,负极,氧化,氧化,正极,差,还原,还原,3.原电池的设计 从理论上讲，任何一

5、个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (1)电解质溶液：一般能与 反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与反应。 (2)电极材料：一般较活泼的金属作 ，较不活泼的金属或非金属导体作 。,负极,负极,负极,正极,1.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是 A.外电路的电流方向为X外电路Y B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY,活学活用,答案,解析,由图示电子流向知X为负极，

6、Y为正极，则电流方向为Y外电路X，故A错； 若两电极分别为Fe和碳棒，则X为Fe，Y为碳棒，B错； 负极上失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，C错； 若两电极均为金属，活泼金属作负极，故有活动性XY。,2.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是,答案,解析,A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H2e=H2 D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变,锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确； 盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误； 负极发生氧化反应，正极发

7、生还原反应，铜电极发生的反应为Cu22e=Cu，C选项错误； 取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。,二 原电池的电极判断及电极反应式的书写,1.原电池电极(正极、负极)的判断依据有多种。试填写下表：,新知导学,不活泼金属或非金属导体,电子流入,还原反应,电极增重或产生气体,电极减轻,氧化反应,电子流出,活泼金属,2.将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池，其正极反应式：_； 负极反应式：_； 总反应方程式：_。,2H2e=H2Fe2e=Fe2FeH2SO4=FeSO4H2,3.有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应

8、为ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。 (1)Zn发生_反应，是_极，电极反应式是_。 (2)Ag2O发生_反应，是_极，电极反应式是_ _。,氧化,负,Zn2OH2e=Zn(OH)2,还原,正,Ag2O2eH2O=,2Ag2OH,1.一般电极反应式的书写方法 (1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 (2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H应让其结合OH生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 (3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。,

9、2.已知总反应式，书写电极反应式 (1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。,3.某电池的总反应为Fe2Fe3=3Fe2，能实现该反应的原电池是,活学活用,答案,解析,能实现反应Fe2Fe3=3Fe2的原电池应符合以下条件： 负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差； 电解质溶液应为含Fe3的溶液，B、D两项电解质溶液选错； C项负极材料选错。,4.设计原电池Zn2Fe3=Zn22Fe2，在方框中画出能形成稳定电流的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。,负极：_，电极反应：_。 正极：_，电极反

10、应：_。,Zn,Zn2e=Zn2,Pt,2Fe32e=2Fe2,答案,解析,技巧点拨,由题意知所要求设计的装置图中有盐桥，分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属石墨等作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。,技巧点拨,原电池的设计方法“两极一液一连线” (1)根据电池总反应式写出电极反应式。 (2)电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料，所以正极和负极不能用同一种材料，两个电极可以是活泼性不同的两种金属或一种金属和一种非金属。 (3)电解质溶液的选择 电解质溶液是为正极提供

11、放电的物质，一般能够与负极发生反应。 (4)形成闭合回路。,达标检测 提升技能,图甲是一个原电池装置，负极(Zn)：Zn2e=Zn2，正极(Cu)：2H2e=H2，形成原电池能加快产生氢气的速率； 图乙中，Zn直接与稀H2SO4反应生成H2：Zn2H=Zn2H2，甲、乙两烧杯中H均被消耗，溶液的pH均增大。,1.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速率甲比乙慢,答案,解析,1,2,3,4,5,6,2.图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示

12、实验时流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示 A.铜棒的质量 B.c(Zn2) C.c(H) D.c(SO ),答案,解析,1,2,3,4,5,6,该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。 A项，在正极Cu上，溶液中的H获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误； B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn2e=Zn2，所以溶液中c(Zn2)增大，错误； C项，由于反应不断消耗H，所以溶液中的c(H)逐渐降低，正确； D项，SO 不参加反应，其浓度不变，错误。,1,2,3,4,5,6,3.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池。以

13、下有关该原电池的叙述正确的是 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为Age=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片直接浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A. B. C. D.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，电极反应为Cu2e=Cu2(负极)，2Ag2e =2Ag(正极)，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反。因此错误，正确。,1,2,3,4,5,6,4.分析如图所示的四个原电池装置，下列结论正确的是

14、,答案,解析,A.中Mg作负极，中Fe作负极 B.中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2 C.中Fe作负极 D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2,1,2,3,4,5,6,电解质溶液不同，导致两极反应发生改变。当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活动性MgAl)；当NaOH溶液是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)；中Cu作负极，反应式为Cu2e=Cu2，Fe作正极，因为常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化；中Cu作正极，电极反应式为2H2OO24e=4OH。,1,2,3,4,5,6,5.(1)向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量

15、CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系基本正确的是_。,A,Zn粉的质量相等、H2SO4过量，H2的量由Zn粉的量决定。a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu并形成“ZnCuH2SO4”原电池，反应速率加快了，但产生H2的体积减小了。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,(2)甲、乙两个烧杯中盛有等体积等浓度的两份稀H2SO4，分别加入足量的锌粒，要保证产生H2的量不变而使甲烧杯中的反应速率减慢、乙烧杯中的反应速率加快，可向甲烧杯中加入的一种盐是_ _ (写化学式，下同)，向乙烧杯中加入的一种盐是_ _。,CH3COONa,(或HCOOK等),CuSO4,(或CuCl2

16、等),答案,解析,1,2,3,4,5,6,向甲中加入一种盐使V(H2)不变而反应速率减慢，应使c(H)减小而H的总量不变，加入CH3COONa等弱酸盐最合适，但不能加入Na2CO3、NaHCO3、Na2S等盐，因为它们与H2SO4反应产生气体而使H2的量减少；欲加快反应速率，可加入CuCl2、CuSO4等盐，因为Zn粉足量，所以不影响产生H2的量，但不能加入Cu(NO3)2，因为若加入Cu(NO3)2，溶液中就有了H、NO ，与Zn反应不产生H2。,1,2,3,4,5,6,6.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。,1,2,3,4,5,6,根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是_。 (2)装置乙中正极的电极反应式是_。 (3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。,A2e=A2,Cu22e=Cu,变大,DABC,甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性BC；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性DA，随着H的消耗，pH变大。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,本课结束,