1、电化学电化学：研究化学能与电能之间相互转研究化学能与电能之间相互转 换的换的装置、过程装置、过程和和效率效率的科学。的科学。过程及装置分过程及装置分按电化学反应按电化学反应2.借助电流而发生反应及装置借助电流而发生反应及装置(如如:电解池电解池)1.产生电流的化学反应及装置产生电流的化学反应及装置(如如:原电池等原电池等)第四章第四章 电化学基础电化学基础高二年级化学备课组高二年级化学备课组2015年年11月月28号号化学选修化学选修4 第一节第一节 原电池原电池第四章第四章 电化学基础电化学基础第一课时第一课时原电池的基础知识原电池的基础知识1.1.定义：定义：把把化学能化学能转变为转变为电
2、能电能的的装置装置 理解：理解：外形无外加电源外形无外加电源 自发的自发的才可能被设计成原电池才可能被设计成原电池 复习回顾复习回顾（1 1）有两种）有两种活泼性不同活泼性不同的金属（或一种是的金属（或一种是 非金属单质或金属氧化物）作电极。非金属单质或金属氧化物）作电极。（2 2）电极材料均插入）电极材料均插入电解质电解质溶液中。溶液中。（3 3）两极相连形成）两极相连形成闭合闭合电路。电路。1）内部条件：能自发进行内部条件：能自发进行氧化还原氧化还原反应反应2）外部条件：外部条件：2、组成原电池的条件、组成原电池的条件 两极一液成回路，氧化还原是中心两极一液成回路，氧化还原是中心复习回顾复
3、习回顾复习回忆：判断以下哪些是原电池复习回忆：判断以下哪些是原电池？G Zn Zn H2SO4（1）G Zn Cu CuSO4 CuSO4（2）G Fe C H2SO4（3）G Zn Cu C2H5OH（4）复习回顾复习回顾HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H 0 高温高温Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)H 0【思考思考】下面哪个反应能够设计成原电池？下面哪个反应能够设计成原电池？复习回顾复习回顾Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)H 0 请你设计合理的原电池装置图请你设计合理的原电池装置图并指出电子移动方向
4、和溶液中离子的移动方向并指出电子移动方向和溶液中离子的移动方向Cu-Zn2+-H2负极负极正极正极H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g)H 0 请你设计合理的原电池装置图请你设计合理的原电池装置图2e-H2SO4溶液溶液ZnH+理论上应看到只在铜片上有大量理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，并且电流越来越弱，为什么？产生，并且电流越来越弱，为什么？A稀稀H2SO4锌片锌片 铜片铜片想一想想一想造成的主要原因：造成的主要原因：锌片不纯，锌片不纯，以及铜极上聚集了许多氢气泡，以
5、及铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。流不能畅通。如果要产生稳定、持续电流，如果要产生稳定、持续电流，有没有什么改进措施？有没有什么改进措施？【交流交流 研讨一研讨一】如何改进原电池装置？如何改进原电池装置？稀硫酸稀硫酸 CuZnA让锌片与稀硫酸让锌片与稀硫酸不直接接触不直接接触ZnSO4溶液溶液 H2SO4溶液溶液ZnCuA？介绍盐桥 盐桥中一般装有盐桥中一般装有饱和的饱和的KClKCl溶液溶液和和琼脂琼脂制成的胶冻制成的胶冻;琼脂琼脂的作用是防止管中溶的作用是防止管中溶液流出液流出;K
6、K+和和ClCl-能在胶冻内自由移动能在胶冻内自由移动盐桥的作用：盐桥的作用：（1）使整个装置）使整个装置构成通路构成通路，代替两溶液直接接触，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷平衡电荷。【观察与思考观察与思考】ZnSO4溶液溶液H2SO4溶液溶液ZnCuA【结论结论1】改进后的原电池装置改进后的原电池装置提高了能量转换率提高了能量转换率一、含盐桥原电池一、含盐桥原电池稀硫稀硫酸酸 CuZnAZnSO4溶液溶液ZnCuA改进改进【结论结论2】【启示启示】H2SO4溶液溶液改进后的原电池装置改进后的原电池装置化学能化学能不会自动释放不会自动释放氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂不直接接触不直接接触也能
7、发生反应也能发生反应一、含盐桥原电池一、含盐桥原电池Zn2+eeSO42SO42H+K+H2ZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClClZnSO4溶液溶液H2SO4溶液溶液外电路外电路盐桥的作用盐桥的作用：(1)(1)传递离传递离子，使整个子，使整个装置构成通装置构成通路。路。(2)(2)平衡电荷平衡电荷，保持溶液，保持溶液成电中性。成电中性。内内电电路路小结含盐桥原电池小结含盐桥原电池Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+2H+2e+2e-=H2盐桥中离子盐桥中离子移动的方向移动的方向:正正极极阳离子阳离子向向正正极极移动，移动，阴离子
8、阴离子向向负负极极移动移动负负极极讨论：讨论：1、可否用导线代替盐桥？、可否用导线代替盐桥？2、如果电解质溶液含有、如果电解质溶液含有AgNO3，盐桥盐桥中还可以装有中还可以装有饱和的饱和的KClKCl溶液吗？溶液吗？一、含盐桥原电池一、含盐桥原电池练习反馈练习反馈 利用反应原理利用反应原理Cu+2AgCu+2Ag+=Cu=Cu2+2+2Ag+2Ag设计一个设计一个 能得到稳定电流的原电池装置，画出装置能得到稳定电流的原电池装置，画出装置 简图，并标注电极及电解质溶液简图，并标注电极及电解质溶液AgC Pt一、含盐桥原电池一、含盐桥原电池能产生稳定、持续电流的原电能产生稳定、持续电流的原电池应
9、具备什么条件？池应具备什么条件？1.1.要有活泼性不同的两个电极要有活泼性不同的两个电极2.2.两个半反应在不同的区域进行两个半反应在不同的区域进行3.3.用导线和盐桥分别将两个半电池连接用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起在一起讨讨论论含盐桥原电池含盐桥原电池1.1.（20102010广东高考）铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是广东高考）铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是()()A A、正极反应为：、正极反应为：Zn2eZn2e=Zn=Zn2+2+B B、电池反应为：、电池反应为：Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu +Cu CC、在外电路中，电子从负极流向正极、在外电路中
10、，电子从负极流向正极 D D、盐桥中的、盐桥中的K K+移向移向ZnSOZnSO4 4溶液溶液 BC基础闯关基础闯关2.(07海南化学卷海南化学卷14)依据氧化还原反应：依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原设计的原电池如图所示。电池如图所示。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是 ；电解质溶液电解质溶液Y是是 ；(2)银电极为电池的银电极为电池的 极，极，发生的电极反应为发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电电极。极。CU铜
11、铜银银正正AgNO3溶液溶液Ag +e=AgCu-2e=Cu+-2+小试牛刀小试牛刀3.3.利用反应利用反应Zn+2FeClZn+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2 ，设计出两种原电，设计出两种原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。参考答案参考答案 (+)(-)G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液盐桥盐桥
12、 G Zn C 负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）（1 1）、根据氧化还原反应电子转移判断）、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应电极反应。（2 2）、根据电极反应确定合适的）、根据电极反应确定合适的电极材料电极材料和和电解质溶液电解质溶液1.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护
13、法，即将金属作为原电池的正极电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。而受到保护。如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：三、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象解释某些化学现象(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，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；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，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙
14、失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）原电池原理应用：原电池原理应用：当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。练习：练习：把把a a、b b、c c、d d四块金属浸入稀硫酸中，四块金属浸入稀硫酸中，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 a、b b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极产生大量气
15、泡，极产生大量气泡，b b、d d相连时，溶液中的阳离子向相连时，溶液中的阳离子向b b极移动。极移动。则四种金属的活泼性顺序为：则四种金属的活泼性顺序为：。a ac c d d b ba a b bc c d da a c cd d b b(2)比较反应速率比较反应速率例例2：下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）原电池原理应用：原电池原理应用：当
16、形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H H2 2时时,纯纯ZnZn反应不如粗反应不如粗ZnZn跟酸作用的速率快。跟酸作用的速率快。例例3：下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例4：在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为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升气体，
17、则流过导线的电子为 mol,溶溶液的液的pH值变值变_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015(mol)x 0.015(mol)3.75 10 4(mol/L)pH-lg3.75 1044-lg3.75 答：答：0.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+2eH2大大0.015原电池原理应用：原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用例例6：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分
18、为铁屑、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋热敷袋”启启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开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。现有大量铁锈存在。“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化加速铁屑的氧化氯化钠溶于水
19、、氯化钠溶于水、形成电解质溶液形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀原电池原理应用：原电池原理应用：以以下反应为基础设计原电池（H+）MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2OPt或石墨Pt或石墨负极：正极：5Fe2+5e-=5Fe3+5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O6.利用原电池原理设计新型化学电池利用原电池原理设计新型化学电池第三课时完电极反应式的书写方法电极反应式的书写方法(1)一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写(2)复杂反应式的书写复杂反应式的书写二、原电池正负极判断二、原电池正负极判断1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电
20、极材料判断一般一般 负极负极 的金属的金属 正极正极 的金属的金属或或 导体，以及某些金属氧化物导体，以及某些金属氧化物可以理解成：可以理解成：与电解质溶液反应与电解质溶液反应 练习：练习：Mg-Al-HMg-Al-H2 2SOSO4 4中中 是正极，是正极，是负极是负极 Mg-Al-NaOHMg-Al-NaOH中中 是正极是正极 是负极是负极活泼性强活泼性强活泼性弱活泼性弱非金属非金属负极负极1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子（电流）流动的方向判断根据电子（电流）流动的方向判断 电子由电子由 流出，流入流出，流入 ；电流由电流由 流出，流入流出，流入
21、 。负极负极正极正极正极正极负极负极1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子（电流）流动的方向判断根据电子（电流）流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 负极负极 电子，发生电子，发生 反应反应 正极正极 电子，发生电子，发生 反应反应 失失得得氧化氧化还原还原1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子（电流）流动的方向判断根据电子（电流）流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子向阴离子向 极移
22、动（负极带正电荷）极移动（负极带正电荷）阳离子向阳离子向 极移动（正极带负电荷）极移动（正极带负电荷）负负正正1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子（电流）流动的方向判断根据电子（电流）流动的方向判断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.5.根据电极现象来判断根据电极现象来判断 负极负极 ；正极正极 ；牺牲、溶解牺牲、溶解增重、气泡增重、气泡1.1.由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断2.2.根据电子（电流）流动的方向判断根据电子（电流）流动的方向判
23、断 3.3.根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 4.4.根据电解质溶液离子移动的方向判断根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.5.根据电极现象来判断根据电极现象来判断 6.6.燃料电池中燃料电池中 燃料在燃料在 反应反应 氧化剂在氧化剂在 反应反应 负极负极正极正极巩固：巩固：已知反应已知反应AsO43+2I+2H+AsO3+I2+H2O是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：()向向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；指针偏转；()若改往若改往(B)烧杯中滴加烧杯中滴加40NaOH溶液，发现微安培表指针
24、向前述相反方向偏转溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转试回答：试回答：(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转两次操作过程中指针为什么会发生偏转?答：答：。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移试用平衡移动原理解释此现象动原理解释此现象答：答：_。(3)()操作过程中操作过程中C1棒上发生的反应为棒上发生的反应为 。(4)()操作过程中操作过程中C2棒上发生的反应为棒上发生的反应为 。这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表 B中加盐酸，中加盐酸，AsO43发生得电子反应为正极；而当加入发生得电
25、子反应为正极；而当加入NaOH后，后，AsO33发生失电子反应，为负极；发生失电子反应，为负极；2I2e=I2 AsO332e+2OH=AsO43+H2O(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢原电池原理应用：原电池原理应用：在某些特殊的场所在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可避免金属的电化腐蚀是不可避免的的,如轮船在海中航行时如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如ZnZn。这样构成的原电池这样构成的原电池ZnZn为负极而为负极而FeFe为正极，从而防止铁为正极，从而防止铁的腐蚀。的腐蚀。谢谢 谢！谢！
