高考化学必修化学：41《原电池》课件(新人教版选修4).ppt

1、学习目标：学习目标：1.1.体验化学能与电能相互转化的探究过程。体验化学能与电能相互转化的探究过程。2.2.进一步了解原电池的工作原理和构成原电进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件。池的条件。3.3.能够书写电极反应式和电池反应方程式能够书写电极反应式和电池反应方程式.4.初步形成判断、分析、设计原电池的能力。初步形成判断、分析、设计原电池的能力。第四章第四章 电化学基础电化学基础 第一节第一节 原原 电电 池池电池发明的小故事电池发明的小故事q17911791年他在年他在解剖时解剖时,会有肌肉抽搐的现象。伽伏会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生电尼认为动物的组织会产生电流，

2、而金属是传递电流的导流，而金属是传递电流的导体。体。他从独特的角度认为电他从独特的角度认为电流是由两种不同的金属产流是由两种不同的金属产生的，经过一系列的实验，生的，经过一系列的实验，终于在终于在1800年成功研制了年成功研制了世界上第一个能产生稳定世界上第一个能产生稳定电流的电池（见下图）。电流的电池（见下图）。（意大利生物（意大利生物学家伽伏尼）学家伽伏尼）（法国物理（法国物理学家、化学学家、化学家伏特）家伏特）一、原电池的工作原理一、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）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。行，再以适当方式连接，可

3、以获得电流。在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，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。为正极，正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并在原电池的内部，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。通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。提炼提炼模型模型 G G此铜锌原电池装置中此铜锌原电池装置中正负极分别发生了什么正负极分别发生了什么反应反应？电流电流是如何产生的？是如何产生的？正极：还原反应正极：还原反应2H2eH2负极：氧化反应负极：氧

4、化反应Zn2eZn2+电子电子e-SO42-电流电流H+Zn2+（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等复习回顾复习回顾:判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路二二.构构成原电池的条件成原电池的条件（1）有两种活动性不同的金属（或一）有两种活动性不同的金

5、属（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作电极。种是非金属单质或金属氧化物）作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。原反应。下列装置中电流表指针会发生偏转的下列装置中电流表指针会发生偏转的是（是（）三、原电池的正负极的判断方法三、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动（根据电子流动方向方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料负极

6、负极正极正极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反应负极负极正极正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极1.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连相连时，时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连

7、时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种金上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为属的活动性顺序由强到弱的为()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a B2、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，、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平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可观察到的现象是片刻后可观察到的现象是A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B.保

8、持平衡状态保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D四、电解质溶液和电极材料的选择四、电解质溶液和电极材料的选择（电池的电极必须导电）（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杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应质溶液应 与电极材料具有相同的阳离与电极材料具有相同的阳离子。子。活泼性不同活泼性不同 的两种金属。的两种金属。如锌铜原电池，如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极锌

9、作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极如氢氧燃料电池中，两根电极均可用均可用Pt五、对铜锌原电五、对铜锌原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究上图是原电池，如果用它上图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？这是什么原因造成的呢？有没

10、有什么改进措施？有没有什么改进措施？硫酸铜溶液硫酸铜溶液造成的主要原因造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。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，不在构成原当锌片表面完全被铜覆盖后，不在构成原电池了，也就没有电

11、流在产生。电池了，也就没有电流在产生。为了避免发生这种现象，设计如下图（书为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图图4-1）所示的原电池装置，你能解释它）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？的工作原理吗？改进后的装置为什么能够持续、稳定的产改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？生电流？盐桥在此的作用是什么？参考教材参考教材72页页得出结论得出结论在整个装置的电流回路中，溶液中的电在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是流通路是靠离子迁移完成靠离子迁移完成的。的。ZnZn失去电失去电子形成的子形成的ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，

12、ZnSOZnSO4 4溶液溶液因因ZnZn2+2+增多而带正电荷。同时，增多而带正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则则由于由于CuCu2+2+变为变为Cu Cu，使得，使得 SOSO4 42-2-相对较多相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两而带负电荷。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，种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。造成电流中断。由于盐桥（如由于盐桥（如KClKCl）的存在，其中）的存在，其中阴离子阴离子ClCl-向向ZnSOZnSO4 4溶液扩散和迁移，阳溶液扩散和迁移，阳离子离子K K+则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移，分溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或直到锌片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉淀下来。几乎完全沉淀下来。若电解质溶液若电解质溶液与与KClKCl溶液反应产生沉淀，可用溶液反应产生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触接触。（2）平衡电荷。）平衡电荷。