人教版高中选修四化学4.1-原电池-课件(29张PPT)

(共29张PPT)
第四章
电化学基础
第一节
原
电
池
1.
本节要点
构成原电池的条件？
3.
原电池的工作原理？
什么是原电池？
4.
原电池的正负极和电子流向如何判断？
2.
阅读材料
1780年意大利著名生物学家伽伐尼。解剖青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：
实验1:
用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。
实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐.
他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了《论肌肉中的生物电》论文，引起广泛关注。
善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器或铁器接触时才发生抽搐？他做了如下实验：
实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐.
实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动.
伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，认为要有两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐。　
由此,伏打加以研究,于1799年发明了世界上
第一个电池—伏打电池即原电池
伏打对生物电观点的质疑
（Volta,A.1745-1827）
1800年建立伏打电堆模型。
伏打电池是
实用电池的开端。
回顾旧知
1、原电池
的装置。
原电池反应的本质是发生_____
________反应。
2、原电池的构成条件：
3、原电池正、负极规律
①负极——电子
的极。通常是活泼性
的金属，发生
反应
②正极——电子
的极。通常是活泼性
的金属或非金属导体，发生
反应
流出
较强
氧化
流入
较弱
还原
①有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体）
②电解质溶液
③构成闭合回路
④能自发地发生氧化还原反应
将化学能转变为电能
氧化还原
实验探究
请根据反应：
Zn
+
CuSO4
=
ZnSO4
+
Cu
设计一个原电池，并进行实验。
CuSO4
溶液
电流表指针发生偏转吗？指针稳定吗？两个电极上都有什么现象？
该装置是否构成原电池？电流表指针发生偏转吗？铜电极上有什么现象？
实验探究1
实验探究2
CuSO4
溶液
电流表指针发生偏转吗？指针稳定吗？两个电极上都有什么现象？
电流表指针发生偏转，但不稳定。两个电极上都有红色物质生成
补充实验1
现象：铜片表面明显有铜析出，锌片逐渐溶解，电流表指示无电流通过。
判断、假设：有原电池中电极反应的特点；电流表指针不动的原因可能与锌片与铜片直接接触有关。
问题：该装置是否构成原电池？电流表指针发生偏转吗？铜电极上有什么现象？
CuSO4
溶液
思考：如何才能得到持续稳定的电流？
分析：
由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。
在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。
实验探究
铜锌原电池
将化学能转变为电能的装置
1.组成——两个半电池、盐桥
②使两个烧杯中的溶液连成一个通路
盐桥的作用
①让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行
盐桥：饱和
KCl
溶液(以琼
胶制作成冻胶)
一、原电池
2、工作原理
外电路：Zn失去电子沿导线通过电流表进入
铜片
内电路：
Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，盐桥中的Cl—会移向ZnSO4溶液；同时Cu2+获得电子成为金属沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因SO42—相对增加而带负电，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，从而形成闭合回路。
Zn——负极
3、电极反应
Cu——正极
一、原电池
Zn
-
2e-
=
Zn2+
总反应方程式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu
已知反应AsO43－+2I－+2H+
AsO３3－+I2+H2O
是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表
指针偏转；(Ⅱ)若改往(B)烧杯中滴加40％NaOH
溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．
试回答：
(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转?
答：
。
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象．
答：____________________________________________________。
(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为
。
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为
。
这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表
B中加盐酸，AsO43—发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；
2I——2e—
=I2
AsO33——2e—+2OH－
=
AsO43—+H2O
拓展训练
练习
1.锌铜原电池产生电流时，阳离子（
）
A、移向Zn
极，阴离子移向Cu
极
B、移向Cu
极，阴离子移向Zn
极
C、和阴离子都移向Zn极
D、和阴离子都移向Cu
极
B
2.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.Cu
B
3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的
pH(
)
A.不变
B先变大后变小
C逐渐变大
D.逐渐变小
C
4.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是(
)
铁圈和银圈左右摇摆不定
保持平衡状态
铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜
D.
银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
5、利用原电池的反应原理：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2设计一个能持续产生电流的原电池装置。
D
5、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为
(
)
A．a
>
b
>
c
>
d
B．a
>
c
>
d
>
b
C．c
>
a
>
b
.>
d
D．b
>
d
>
c
>
a
6.下列哪几个装置能形成原电池？
Ａ
Ｂ
Ｃ
D
E
F
A
B
E
H
Zn
Cu
H2SO4
G
H
拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的
现象。
两极反应式为：正极
；
负极
。
该装置将
能转化为
能。
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，
则负极为
，
总反应方程为
。
镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；
2H++2e—=H2↑
Mg－2e—=Mg2+
化学能
电能
Al
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
(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H2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
率由慢到快的顺序是
(4)
(2)
(1)
(3)
(4)判断溶液pH值变化
例5：
在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4
溶液的浓度为0.125mol/L
,
若工作一段时间后，从装置中共收集到
0.168L升气体，则流过导线的电子为————
mol,溶液的pH值变_________？（溶液体积变化忽略不计）
0.2
解得：
y
＝0.015
(mol)
x
＝0.015
(mol)
＝
＝3.75×
10﹣
4(mol/L
)
∴pH
＝-lg3.75
×10－4
＝4
-lg3.75
答：……
－0.015
根据电极反应：
正极：
负极：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e-
＝H2↑
得：
2
2
22.4
x
y
0.168
解：
0.2×0.125×2
c(H+)余
∴
2H+
——
2e——H2↑
大
0.015
原电池原理应用：
(5)原电池原理的综合应用
例6：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。
“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：