魯科版選修4 第一單元第三節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池（第1課時(shí)） 課件（31張）.ppt

第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池第1課時(shí)原電池的工作原理 目標(biāo)導(dǎo)航 1 了解原電池的工作原理及構(gòu)成條件 2 能判斷原電池的正 負(fù)極 會(huì)書(shū)寫(xiě)原電池的電極反應(yīng)式和反應(yīng)方程式 一 銅鋅原電池1 裝置 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析 發(fā)生偏轉(zhuǎn) 減小 增加 zn cu zn cu2 負(fù) 正 zn 2e zn2 cu2 2e cu 化學(xué) 電 二 原電池的工作原理1 原電池的定義 把轉(zhuǎn)變?yōu)榈难b置 2 原電池的構(gòu)成條件 1 兩個(gè) 2 電極材料均插入 3 能形成 4 能自發(fā)發(fā)生反應(yīng) 化學(xué)能 電能 活潑性不同的導(dǎo)體作電極 電解質(zhì)溶液中 閉合回路 氧化還原 3 原電池的工作原理 1 電子流向 由極經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向極 填 正 或 負(fù) 2 離子流向 陽(yáng)離子移向極 陰離子移向極 負(fù) 正 正 負(fù) 練一練 1 銅鋅原電池工作時(shí) 下列敘述不正確的是 a 負(fù)極電極反應(yīng)為zn 2e zn2 b 電池總反應(yīng)為zn cu2 zn2 cuc 在外電路中 電子從zn極沿導(dǎo)線(xiàn)流向cu極d 鹽橋中的k 移向znso4溶液 解析正極發(fā)生還原反應(yīng) cu2 2e cu 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) zn 2e zn2 原電池總反應(yīng)為zn cu2 zn2 cu 電子從zn極沿導(dǎo)線(xiàn)流向cu極 由于cu2 放電 為使cuso4溶液保持電中性 則鹽橋中的k 移向cuso4溶液 cl 移向znso4溶液 故d不正確 答案d 2 如下圖所示的原電池裝置 x y為兩電極 電解質(zhì)溶液為稀硫酸 外電路中的電子流向如圖所示 對(duì)此裝置的下列說(shuō)法正確的是 a 外電路的電流方向?yàn)?x 外電路 yb 若兩電極分別為zn和碳棒 則x為碳棒 y為znc 若兩電極都是金屬 則它們的活動(dòng)性為x yd x極上發(fā)生的是還原反應(yīng) y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 解析由圖可知電子的流動(dòng)方向是x 外電路 y 則電流的方向就為y 外電路 x x為原電池的負(fù)極 y為正極 x的活動(dòng)性比y強(qiáng) x極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng) y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng) 答案c 3 下列裝置中能構(gòu)成原電池產(chǎn)生電流的是 解析b d項(xiàng)中電極與電解質(zhì)溶液之間不發(fā)生反應(yīng) 不能構(gòu)成原電池 a項(xiàng)不符合原電池的構(gòu)成條件 c項(xiàng)中cu與hno3反應(yīng)能構(gòu)成原電池 答案c 一 原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 例1 1 將鐵片 銅片用導(dǎo)線(xiàn)連接后 置于稀硫酸中 形成原電池 其正極反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式 總反應(yīng)方程式 2 有一紐扣電池 其電極分別為zn和ag2o 以koh溶液為電解質(zhì)溶液 電池的總反應(yīng)為zn ag2o h2o 2ag zn oh 2 zn發(fā)生 反應(yīng) 是 極 電極反應(yīng)式是 ag2o發(fā)生 反應(yīng) 是 極 電極反應(yīng)式是 答案 1 2h 2e h2 fe 2e fe2 fe h2so4 feso4 h2 2 氧化負(fù)zn 2e 2oh zn oh 2 還原正ag2o 2e h2o 2ag 2oh 歸納總結(jié) 1 一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法 第三步 2 已知總反應(yīng)式 書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式 1 分析化合價(jià) 確定正極 負(fù)極的反應(yīng)物與產(chǎn)物 2 在電極反應(yīng)式的左邊寫(xiě)出得失電子數(shù) 使得失電子守恒 3 根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式 4 復(fù)雜電極反應(yīng)式 總反應(yīng)式 簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式 變式訓(xùn)練1如圖所示 x為單質(zhì)硅 y為金屬鐵 a為naoh溶液 組裝成一個(gè)原電池 回答下列問(wèn)題 1 正極是 填名稱(chēng) 下同 發(fā)生 反應(yīng) 電極反應(yīng)式為 2 負(fù)極是 發(fā)生 反應(yīng) 電極反應(yīng)式為 3 電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 二 原電池原理的應(yīng)用1 加快氧化還原反應(yīng)的速率 例如 鋅與稀h2so4溶液反應(yīng)時(shí) 加入少量cuso4能使產(chǎn)生h2的速率加快 2 比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí) 一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑 3 設(shè)計(jì)化學(xué)電源 1 首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng) 從而確定電極反應(yīng) 2 確定電極材料以電池兩個(gè)電極反應(yīng)為依據(jù) 確定電極材料及電解質(zhì)溶液 發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)作負(fù)極材料 如果發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是金屬單質(zhì) 可用該金屬直接作負(fù)極 選惰性電極或較不活潑的金屬作正極 確定電解質(zhì)溶液對(duì)單池原電池 一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液 對(duì)雙池原電池 則兩個(gè)單池中選用的電解質(zhì)溶液不同 關(guān)鍵提醒 不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不能設(shè)計(jì)成原電池 能自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)多數(shù)可以設(shè)計(jì)成原電池 例2 根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池 2fecl3 fe 3fecl2 要求 1 畫(huà)出此原電池的裝置圖 裝置采用燒杯和鹽橋 2 注明原電池的正 負(fù)極和外電路中電子的流向 解析將該反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng) fe 2e fe2 氧化反應(yīng) 2fe3 2e 2fe2 還原反應(yīng) 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 電極材料應(yīng)選參加反應(yīng)的單質(zhì)fe 正極發(fā)生還原反應(yīng) 電極材料應(yīng)選比鐵不活潑的金屬或石墨等導(dǎo)體 電解質(zhì)溶液鐵極池中選不能與鐵反應(yīng)的fecl2溶液 正極選與鐵能反應(yīng)的fecl3溶液 答案 1 裝置圖如下 2 電池的正 負(fù)極及外電路中電子的流向如上圖所示 反思感悟 設(shè)計(jì)成雙池原電池 避免了負(fù)極金屬與電解質(zhì)溶液的直接接觸發(fā)生反應(yīng) 從而避免能量損失 且能提供穩(wěn)定電流 變式訓(xùn)練2利用反應(yīng)cu 2fecl3 cucl2 2fecl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池 正極為 電極反應(yīng)式為 負(fù)極為 電極反應(yīng)式為 電解質(zhì)溶液是 解析根據(jù)已知的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池的思路 首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng) 即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng) cu 2e cu2 2fe3 2e 2fe2 然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn) 分析可知 該電池的負(fù)極應(yīng)該用cu作材料 正極要保證fe3 得到負(fù)極失去的電子 一般用不能還原fe3 的材料 如pt或碳棒等 電解質(zhì)溶液只能用含fe3 的電解質(zhì)溶液 如fecl3溶液等 答案pt 或c 2fe3 2e 2fe2 cucu 2e cu2 fecl3溶液 1 下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是 a 構(gòu)成原電池的兩極必須是兩種不同金屬b 原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置c 原電池工作時(shí)總是負(fù)極溶解 正極上有物質(zhì)析出d 原電池的正極是還原劑 總是溶液中的陽(yáng)離子在此被還原答案b 2 用銅片 銀片 cu no3 2溶液 agno3溶液 導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋 裝有kno3 瓊脂的u形管 構(gòu)成一個(gè)原電池 以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是 在外電路中 電流由銅電極流向銀電極 正極反應(yīng)式為ag e ag 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋 原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入agno3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池的總反應(yīng)相同a b c d 解析銅片 銀片 cu no3 2溶液 agno3溶液 鹽橋構(gòu)成一個(gè)原電池 cu作負(fù)極 ag作正極 其電極反應(yīng)分別為負(fù)極 cu 2e cu2 正極 2ag 2e 2ag 鹽橋起到了傳導(dǎo)離子 形成閉合回路的作用 電子的流向是由負(fù)極流向正極 電流的方向與電子的流向相反 因此c正確 答案c 3 鋅銅原電池裝置如圖所示 其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò) 下列有關(guān)敘述正確的是 a 銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)b 電池工作一段時(shí)間后 甲池的c減小c 電池工作一段時(shí)間后 乙池溶液的總質(zhì)量增加d 陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng) 保持溶液中電荷平衡解析zn作負(fù)極 cu作正極發(fā)生還原反應(yīng) a項(xiàng)錯(cuò)誤 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 zn 2e zn2 正極反應(yīng)為 cu2 2e cu 而該交換膜是陽(yáng)離子交換膜 因此zn2 由甲池交換到乙池 故甲池中硫酸根離子濃度幾乎不變 b d選項(xiàng)錯(cuò)誤 c選項(xiàng)正確 答案c 4 x y z w四塊金屬板分別用導(dǎo)線(xiàn)兩兩相連浸入稀硫酸中構(gòu)成原電池 x y相連時(shí) x為負(fù)極 z w相連時(shí) 電流方向是w z x z相連時(shí) z極上產(chǎn)生大量氣泡 w y相連時(shí) w極發(fā)生氧化反應(yīng) 據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是 a x z w yb z x y wc x y z wd y w z x 解析在原電池中 活潑金屬作原電池的負(fù)極 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作原電池的正極