高中化学选修4,《4.1原电池》课件.ppt

形形色色的电池 KOH溶液 CH4 O2 H2O a极 b极 A Cu Zn 稀H2SO4 复习：动画模拟原电池的原理 探究实验1:将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接,并使锌电极和铜电极不接触,同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中，观察电流计指针方向、锌电极变化及其读数的变化。 锌极变细，铜极变粗； 现象: 实际：随着时间的延续, 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，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。锌片上也逐渐被铜覆盖,电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零。? 用什么办法可避免Cu2+在锌片上也还原析出铜,以延长电池放电时间提高供电效率? 设想：把锌电极与CuSO4溶液分开 思考: 一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究 理论：电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极; ? 按课本P71图4-1所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接， 探究实验2 电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极有电流通过电路,是原电池装置; 有盐桥时现象: 由两个半电池组成，锌 和锌盐组成锌半电池，铜和 铜盐组成铜半电池；每个半 电池中的电极与电解质溶液 互不反应，中间通过盐桥连接形成闭合回路。 装置特点： 二、双液原电池的工作原理分析 电极反应： 负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应） 电池总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 2、判断电子的流动路线？溶液中阴、阳离子移动趋势？ 外电路： 电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）； 内电路： 阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。 1、确定该原电池的正、负极，并写出原电池中的两个电极半反应和电池反应方程式。 （1）是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；（2）是离子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来补充，Cu2+发生还原反应，需要阳离子来补充；而作为KCl饱和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。 3、盐桥的作用（参考课本P72第三段） - + 盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花塞住管口即可。 氧化反应 Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池 电解质溶液 盐桥 失e-，沿导线传递，有电流产生 还原反应 Cu2++2e- =Cu 阴离子 阳离子 负极 正极 阳离子 铜锌双液原 电 池 原 理 外电路 内电路 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 2e- 电极反应总式： 化学能 电能 氧化还原反应 原电池反应本质： 三、由两个半电池组成原电池的工作原理 (1)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在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 （2）电解质溶液的选择 两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 ②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。 四、原电池的设计 ①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 ②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 ③金属和化合物。如铅蓄电池，铅板作负极，PbO2作正极 ④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt （电池的电极必须导电） 电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。 请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。你有哪些可行方案? Cu Cu – 2e- = Cu2+ 比Cu不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等 负极： 正极： 电解质溶液： 练一练 若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？ 1.根据上述原理,为获得较长时间的稳定电流,如何将必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ 课堂练习（上述原理的应用） ZnSO4 H2SO4 A Zn Cu Cu Zn H2SO4 A 2. 根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池。Zn(S)+ Fe2+