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1、2018版高中化学人教版选修4课件：4.1 原电池-2-第一节原电池1.能说出原电池的工作原理及构成条件。2.能写出电极反应式和电池反应方程式。3.能设计简单的原电池。-3-第一节原电池一二一、原电池1.工作原理(以锌铜原电池为例)(1)实验现象。电流表指针发生偏转。锌片逐渐溶解。铜片上有红色物质沉积。将盐桥取出,电流表指针回到零点。-4-第一节原电池一二(2)工作原理。-5-第一节原电池-6-第一节原电池一二二、原电池的设计1.电极用还原性较强的物质作负极,向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极,从外电路得到电子。2.构成将两电极浸在电解质溶液中,通过阴、阳离子的定向移动形成内电路。3.
2、原理放电时负极上的电子通过导线流向正极,再通过溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路。-7-第一节原电池一、原电池的判定先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池;然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”:一看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)。二看溶液两极插入电解质溶液中。三看回路形成闭合回路或两极直接接触。四看本质有无自发的氧化还原反应发生。特别提醒多池相连,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看作电解池。-8-第一节原电池二、原电池的工作原理和正负极的判断1.原电池的工作原理-9-第一节原电池2.原电池正
3、负极的一般判断 特别提醒Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池,Al为负极;Fe(或Al)、Cu、浓硝酸构成的原电池,Cu为负极。-10-第一节原电池三、原电池原理的应用1.比较金属活动性强弱例证:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a是负极,b是正极,因此,金属活动性ab。2.增大化学反应速率例证:实验室利用锌和稀硫酸反应制取氢气时,通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。原理:锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池,使产生氢气的速率增大。-11-第一节原电池3.设计原电池例如,以2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原
4、电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极的电极反应。本例的电极反应为负极:Cu-2e-Cu2+,正极:2Fe3+2e-2Fe2+。(2)确定电极材料。如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极,用铂丝或碳棒作正极。-12-第一节原电池(3)确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质,因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分
5、别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用FeCl3溶液作电解质溶液。(4)构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。特别提醒设计原电池时,若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液,可用水作电解质,但为了增强其导电性,通常加入强碱或强酸。如燃料电池,水中一般要加入KOH或H2SO4。-13-第一节原电池知识点1知识点2知识点3原电池的判断【例题1】下图中能组成原电池产生较大电流的是()解析:A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反应,不能构成原电池;B项符合原电池的三个构成条件,且Zn能与H2SO4溶液反应,两电极发生的反应
6、分别是Zn-2e-Zn2+,2H+2e-H2;C项中酒精不是电解质,故不是原电池。答案:B-14-第一节原电池知识点1知识点2知识点3点拨判断一个装置是否构成原电池的关键就是抓好“一看二标”:即看是否有自发的氧化还原反应存在;以构成原电池的三个条件为标准:两个活泼性不同的电极、插入电解质溶液、形成闭合回路。若上述条件都满足则可形成原电池。-15-第一节原电池知识点1知识点2知识点3原电池的工作原理【例题2】下图为一原电池装置,下列叙述中正确的是()A.铜离子在铜片表面被还原B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液C.电流从锌片经导线流向铜片D.铜是正极,铜片上有气泡产生解析:该原电池中,较活泼的金属
7、锌作负极,发生氧化反应,较不活泼的铜作正极,发生还原反应,电子由负极锌流出,经导线流向铜电极(电流的方向与之相反),负极、正极的反应分别为负极:Zn-2e-Zn2+,正极:Cu2+2e-Cu;盐桥中的阳离子向正极区硫酸铜溶液中迁移,故A正确,B、C、D错误。答案:A-16-第一节原电池知识点1知识点2知识点3原电池原理的应用【例题3】利用反应Zn+2FeCl3ZnCl2+2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图,并指出正极材料为,电极反应式为;负极材料为,电极反应式为。解析:一般来说,利用放出能量的自发氧化还原反应都可以设计成相应的原电池。具体设计时,先将氧化还原反应拆分为两个半
8、反应(即氧化反应和还原反应),然后根据构成原电池的条件,选择合适的电极材料及适宜的电解质溶液,将两电极用导线连接插入电解质溶液形成闭合回路,即可成功设计原电池。将Zn+2FeCl3ZnCl2+2FeCl2拆分为:Zn-2e-Zn2+(氧化反应)和2Fe3+2e-2Fe2+(还原反应);结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应用锌,则正极所用材料活泼性应比锌弱,为保证Fe3+在正极得电子,则电解质溶液为FeCl3溶液等易溶的铁盐溶液。-17-第一节原电池知识点1知识点2知识点3答案:(实验装置图如下)Pt(或石墨)2Fe3+2e-2Fe2+ZnZn-2e-Zn2+点拨要牢记原电池正负极反应的反应类型,以便确定正负极材料,同时要根据总反应式,选择合适的电解质溶液。为了确保能写出正确答案,可将所设计的原电池的总反应式写出,与题中所给的反应方程式对比、检查。