课件24张PPT。原电池的工作原理
原电池工作原理氧化反应还原反应④有闭合回路(–)(+)e-A③电解质溶液②一般有还原性差异的材料作两个电极C石墨知识回顾稀硫酸ZnCuADC【知识回顾】下列装置可以构成原电池的是( )D知识应用现象Fe也会和CuSO4 直接反应存在缺陷!逐渐溶解(质量减小)有红色物质析出(质量增加)示数不稳定一定时间后能看到的现象1.如何避免Fe或Zn与CuSO4 溶液反应?思考与交流应把Zn与CuSO4 溶液分开
把锌放在另一个烧杯中
CuZnCuSO4溶液Zn2+SO42-A2.烧杯中加什么溶液?思考与交流不与锌反应的溶液,
一般加金属对应的盐溶液。为什么?3.安培表指针会偏转吗?4.怎样构成闭合回路?盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂
K+和Cl-在盐桥中能移动 信息提示盐桥 SO42-Zn2+e-
e-SO42-Cu2+K+盐桥工作示意图CuZnK+Cl-K+Cl-K+Cl-K+Cl-K+Cl-Cl-K+K+Cl-K+K+K+Cl-Cl-K+Cl-Cl-Cl-1.连通电路 信息提示2.使溶液呈电中性3.使电流持续稳定锌半电池铜半电池电极反应:
负极:
正极:
总反应:
Cu2++2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu锌铜原电池(盐桥) 问题解决银半电池铜半电池电极反应:
负极:
正极:
总反应:
Cu - 2e- = Cu2+2Ag + +2e- =2AgCu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag 铜银原电池(盐桥)AgNO3溶液CuSO4溶液 问题解决铜半电池锌铜原电池(盐桥) 知识递进作正极作负极CuSO4溶液 ⑦⑥(×)(∨)负极:正极:总反应:Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极:正极:总反应:Fe-2e- =Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+= Fe2++H2↑或 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑请根据离子反应: Fe + Cu2+= Fe2+ + Cu
设计一个带盐桥的原电池,
同时记录你所看到的现象无红色物质析出 无明显现象 指针偏转且稳定知识应用知识递进优点:1.有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应, 增加了原电池的使用寿命2.离子在盐桥中作定向移动,减少了离子的混乱,使离子移动更加有序,电流持续稳定 ,
提高了原电池的使用效率二.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理:半电池中:还原性强的材料作负极,失电子被氧化知识小结外电路中:电子由负极经导线流向正极另半电池:电解质溶液中氧化性强的离子在正极得电子被还原内电路中:两极之间通过盐桥构成闭合回路。一. 盐桥的作用:1.连通电路2.使溶液呈电中性3.使电流持续稳定(高考真题)依据氧化还原反应:
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。CuAgNO3正XAgCu – 2e- = Cu2+2Ag+ + 2e- = 2 Ag练习反馈校本实验探究原电池输出电能的能力1.比较下列两个原电池输出电流的大小2.比较下列两个原电池输出电流的大小(电解质浓度相同)谢谢指导!金属电极的还原性越强,原电池输出电能的能力越强合作探究1原电池输出电能的能力1.比较下列两个原电池输出电流的大小结论:电解质溶液中离子的氧化性越强,原电池输出电能的能力越强合作探究2原电池输出电能的能力2.比较下列两个原电池输出电流的大小(电解质浓度相同)结论:结论一:
物质的氧化性越强,原电池输出电能的能力越强。原电池输出电能的能力结论二:
物质的还原性越强,原电池输出电能的能力越强。原电池输出电能的能力:取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。经验总结谢谢指导!课件26张PPT。电解池的工作原理及应用1.什么是电解池?
2.如何确定电解池的阴阳极,分别发生什么反应?
3.构成电解池的条件是什么?电解池:把电能转变为化学能的装置知识回顾:与电源负极相连的是阴极,发生还原反应
与电源正极相连的是阳极,发生氧化反应 电解水水H2、O22H2O==2H2 ↑ +O2 ↑电解食盐水H2O、NaClNaOH 、
H2 、 Cl22NaCl +2H2O= 2NaOH
+H2 ↑ + Cl2 ↑电解融熔
氯化钠NaClNa、 Cl22NaCl = 2Na+ Cl2 ↑电解融熔
氧化铝Al2O3Al 、 O22Al2O3==4Al +3 O2 ↑
想一想,我们已学过哪些物质的制备
是利用了电解的方法?通电通电通电通电交流与讨论 书本P18图1-19是电解熔融态氯化钠的原理图,完成交流与讨论中的问题。
①通电前和通电后,熔融态氯化钠中的Na+和Cl-的运动有何差异?
②通电后电极表面分别产生了什么现象?发生了什么化学反应?请写出两电极发生的电极反应式
③请分析电解过程中电子的流向实验分析: 通电前Na+ 、Cl-做无规则运动,通电后Na+向阴极移动,Cl-向 阳极移动阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑ 氧化反应
阴极:2Na+ +2e- = 2Na 还原反应
总式:
电解过程中电子由阳极流向阴极回答问题:
①通电前,CuCl2溶液中存在哪些离子?这些离子作如何的运动?通电后,溶液中的离子运动有何变化?
②这些离子在电极上可能发生了什么反应?
③通电后可能看到什么现象?
1.实验仪器:小烧杯、石墨棒、导线、直流电源
2.实验药品:CuCl2溶液、KI淀粉试纸分组实验:用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液(1)接电源负极的石墨棒上有________ ,
电极反应为________。
(2)接电源正极的石墨棒上有________ ,
电极反应为________。
(3)电解反应的化学方程式________。
(4)在上述电解反应中,阴极放电的离子是____,
阳极放电的例子是____。
(5)为什么溶液中的阳离子不同时放电,而是某种离子先放电?有铜析出Cu2+ + 2e- = Cu有Cl2放出2Cl- - 2e- = Cl2 ?Cu2+Cl-离子放电规律阴极: ___电子,发生____反应,离子
_____越强,反应越容易。
阳离子放电顺序:
Ag+>Cu2+>H+>氢前离子(如Na+)
阳极:___电子,发生____反应,离子 _____越强,反应越容易。
阴离子放电顺序:Cl- > OH- > 含氧酸根得还原氧化性失氧化还原性 想一想:
用电解熔融的氯化钠来制备钠,而不是电解氯化钠溶液? 请写出用石墨做电极电解下列溶液的电极反应和电解总反应,并考虑溶液酸碱性有何变化?
①HCl溶液
②NaCl溶液
③CuSO4溶液
课堂练习电解Na2SO4溶液的分析阴极阳极氧气氢
气 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑变大不
变 加
H2O
电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为:阳极 : 4OH--4e-=2H2O +O2↑阴极: 4H+ +4e-=2H2 ↑ 电解后溶液中溶质的质量分数增大,若要恢复原来的浓度,只需加入一定量的水即可。结论:电解水型——分解水电解CuCl2溶液的分析阴极阳极氯
气铜阳极:2Cl--2 e- =Cl2 ↑阴极:Cu2++ 2e- =2Cu减小---- 加
CuCl2
如电解盐酸、CuCl2溶液等电解后溶液中溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体)阳极: 2Cl -- 2e-=Cl2↑阴极: 2H+ +2e-= H2 ↑ 电解盐酸结论:电解溶质——自分解电解NaCl溶液的分析阴极阳极氢
气氯气阳极: 2Cl-- 2e- = Cl 2 ↑阴极: 2H ++ 2e- = H2 ↑减小增
大 加
HCl
如电解NaCl、KCl、BaCl2溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需通入一定量的HCl气体。阳极 (C): 2Cl -- 2e-=Cl2↑阴极 (C): 2H+ +2e-= H2 ↑ 结论:电解电解质和水——放氢生碱型电解CuSO4溶液的分析阴极阳极氧
气铜阴极:Cu2++ 2e- =Cu减小 加
CuO
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 减
小如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。阳极 : 4OH--4e-=2H2O +O2↑阴极: 2Cu2+ +4e-=2Cu电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢复原来的组成和浓度,需加入一定量金属氧化物。电解CuSO4溶液结论:电解电解质和水——放氧生酸型思考与讨论: 如果将上述电解CuSO4溶液中的惰性电极换作活性电极铜或铁电极将如何?
试分析并写出电极反应式。阳极:先看电极后看溶液
(1) 活泼金属电极:金属电极失电子(除金、铂和碳)
(2) 惰性电极:溶液中阴离子失去电子,
失电子能力为:
S2- >I - >Br - >Cl - >OH - >含氧酸根>F-
阴极: 溶液中阳离子得电子,得电子能力为:
Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ (酸)> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ (水) > Al3+ > Mg2+ >…… .电极产物的判断及电极反应的书写四、电解应用:1、活泼金属的制备特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液?AlCl3?MgO? 二、铜的电解精炼①粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等②粗铜的精炼以粗铜为阳极,以纯铜为阴极, 以CuSO4溶液为电解质溶液进行电解阳极: Zn -2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+
Ni -2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+ 阴极: Cu2+ +2e-=Cu长时间电解后必须补充电解液电解原理的应用三、 氯碱工业——电解饱和食盐水电解原理的应用写出对应的电极反应和总反应思考: 为何电解饱和食盐水要除去杂质Mg2+离子?阳离子交换膜电解槽4、电镀1)定义:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。2)装置阳极:Cu—2e- = Cu2+阴极:Cu2++ 2e- = Cu 3)电镀材料的选择:阴极——镀件
阳极——镀层金属
电镀液——含有镀层金属离子的溶液4)电镀的结果,电镀液的浓度保持不变拓展与延伸 电解法制备Fe(OH)2 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。
若用右图所示实验装置,则可制得纯净的Fe(OH)2,并可较长时间观察到白色沉淀。
已知两极材料分别为石墨和铁:Fe石墨(2)如果实验后看到有白色沉淀生成,则电解液c可以是______
A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液√√拓展与延伸 电解法制备Fe(OH)2 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱溶液反应制得Fe(OH)2白色沉淀。若用右图所示实验装置,则可
制得纯净的Fe(OH)2,并可较长时间观察到白色沉淀。
已知两极材料分别为石墨和铁:(3)若c改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接
电源继续电解,除了电极上看到的气泡外,另一明显的现象为:______ (3)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色电解水