选修四化学反应原理原电池课件

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3. 设计原电池。原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ 要求：画出有盐桥连接的该原电池的装置示意图;标明正 负极及所用材料；写出原电池电极反应和总反应。
如何判断原电池正、负极？
电子流出的极 ——负极 ①根据电子流动方向 电子流入的极 ——正极 较活泼的电极材料 ②根据电极材料
——负极
较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极
③根据原电池电极发生 发生还原反应的极 ——正极 的反应
质量减少的电极 ——负极
④根据电极增重还是减 工作后 质量增加的电极 ——正极 重
第四章 电化学基础
• 本章前言：我们已经知道化学能与热能等形式的能量可
以相互转换，严格遵循能量守恒定律。化学能与热能可以直 接转换，例如燃料的燃烧。化学能和电能之间的相互转换则 必须通过一定的装置，例如火力发电站及生活中常用的化学 电源—各种电池。电池的实用性，主要体现在能量的转换 效率。如何设计出满足生产生活需要的化学电源，是电化学 学在实际应用中要解决的重要课题。研究化学能与电能相互 装换的装置、过程和效率的科学，就是电化学。 • 从反应物与电流的关系来区分，电化学反应过程（及其 装置）可以分为两大类：产生电流的反应（发生在化学电池 中，自发的，向外输送能量）和借助电流而发生的 反应 （发生在电解池中，由外界的能量推动）。电化学的应用十 分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也 很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。下面就让我们 一道来学习电化学的一些基础知识。
电能与其它能量形式转化实例
火力发电站
三峡大坝
太阳能光伏发电厂
电解铝厂
氯碱工业
生活中常见电池
普通干电池手机电池
钮扣电池
“神七”用 太阳能电池
日产新型燃料电池
笔记本电脑 专用电池
电动车专用铅蓄电池
第一节：原电池
[教学目标]：
知识与技能：1.理解原电池的工作原理，能正确书写电极(半电池)反应式； 2.理解原电池溶液阴阳离子的移动方向； 3.了解盐桥在原电池中的应用； 4.体验化学能与电能转化的探究过程 过程与方法：本节课教学可采用实验探究。通过对原电池实验的探究，引导学 生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，联系实际了这 种能量转化的实际应用价值。借助实验，创设问题情景，鼓励学 生思考交流，加深理解对知识的理解。 情感态度 价值观：通过探究过程培养学生自主学习的能力和勇于探究科学知识的 精神，通过交流讨论培养学生的合作意识，通过对知识的探究 过程，使学生体验到乐趣，从而激发他们学习的兴趣。
⑤根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
［问题］图（1）装置中，可以观 察到什么现象？ ［现象］纯锌片上有红色物质生 成，铜片上无现象。
CuSO4 溶液
（１）
CuSO4 溶液 （2）
［问题］图（2）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？ ［现象］电流表指针发生偏转，铜片表面 有红色的铜析出。随着时间的延续，电流 计指针不稳定，偏转角度变小，回到原 位，无电流产生。同时锌片表面也逐渐被 红色的铜覆盖。
图（2）中，为什么铜片和锌片上都有气红色的金属铜 产生？为什么电流计指针会很快回到原位？说明了什 么？如何对该原电池进行改进？
分析：由于锌片与CuSO4 溶液直接接触，反应
一段时间后难以避免溶液中有Ｃｕ２＋在锌片表面 析出，即在负极锌表面构成了原电池，进一步加 速了铜在负极表面析出，导致电路中输出电流减 弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止，无 电流产生。该装置中，两电极直接与CuSO4 溶液 接触，降低了原电池的供电效率。所以要想产生 持续稳定的电流，必须对该原电池装置进行改进。
4
Zn
Cu
Zn
Cu
V
Cu 2SO4
X
酒精
XNaCl溶液 V
H 2S O 4
将化学能转化成电能的装置—原电池 的构成条件
1、有两种活动性不同的金属或非金属作电极 。 负极:电子流出的一极、发生氧化反应 正极:电子流入的一极、发生还原反应 2、电极材料均插入电解质溶液中 3、两极相连形成闭合电路。 4.（本质）有自发进行的氧化还原反应。
1.课本72页制作原电池 2.73页课后习题
负极:（ C） Cu - 2e－ ＝Cu2+ 正极：(Cu) 2Fe3+ + 2e－ ＝2Fe2+ 总反应：2Fe3+ + Cu＝2Fe2+ + Cu2+
4.
原电池是利用自发的氧化还原反应将化学能转 化成电能的装置。那么电能能转化成化学能么？ 你能从生活实际中找出实际例子吗？
答：电能和化学能能相互转化。实际生产生活中如蓄电池放电完毕后充 电过程，利用电能电解冶炼铝和氯碱工业等。
【交流●改进 如何改进原电池？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。
改 进
改 进
双液原电池
盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和
琼胶作成的冻胶。用棉花塞住两端，将U形 管倒置于两电解质溶液之间，代替两溶液 的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个 烧杯中的溶液连成一个通路。
电池总反应式：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋
双液原电池的工作原理 1、构造特点：
由两个半电池组成，氧化还原反应的还 原剂与氧化剂分别位于两个半电池中， 中间通过盐桥连接形成闭合回路。 ２、电极反应： 负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应） 电池反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 3、电子、电流的流向 电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）； 电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）； 内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。 外电路：
４、盐桥的作用
盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两
溶液直接接触
（2）让溶液始终保持电中性使电极反应得以
继续进行 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子 迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn 2+ 进入ZnSO4 溶 液，ZnSO 4 溶液因Zn 2+ 增多而带正电荷。同时，CuSO 4 则由于 Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中 性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中 断 。 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶 液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别 中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间 断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几 乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀， 可用NH4NO3代替KCl作盐桥。
[教学重点]：进一步了解原电池的工作原理，能够书写电级反 应式和电池反应式 [教学难点]：电极(半电池)反应、电池反应方程式的书写
下列哪几个装置能构成原电池？ 回顾原电池的构成条件？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn Zn
Cu
V H SO
2
V
H2SO4
X
H 2 SO 4
Fe
ห้องสมุดไป่ตู้Cu
X
H2SO4 H2SO4
Cu
板书设计
• 一、正负极材料选取及判断
• 二、两级电极反应书写 • 三、原电池的工作原理
• 四、盐桥及其作用
1.判断下列哪些装置是原电池？若不是，请说明理由； 若是，请指出正负极材料，并写出电极反应式.
练 习
(× )
(√ ) 负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2.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 )
【实验三】 教材P71“实验4-1”
实验现象： Zn ①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏 转角度随时间的延续几乎保持不变； ②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上 ZuSO4 有红色物质析出； 溶液 ③取出盐桥电流计指针回到零点。
G
盐桥
Cu
CuSO4 溶液
实验结论： Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了 原电池，能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没 有电流产生，不能形成原电池． 负 极：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋ 正 极：Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ
原 电 池工作 原 理
外电路
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子
铜锌原电池 正极
Cu2++2e- =Cu
阳离子
阳离子 电解质
溶液
内电路
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应） 反 (离子方程式） 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 应 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu （化学方程式）