高中化学原电池的工作原理优质课件ppt

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1.认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。2.了解原电池的工作原理。3.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
Zn(s)＋Cu2＋(aq) =Zn2＋(aq) ＋Cu(s)
化学能
探究：锌和硫酸铜溶液的反应中的能量变化
ΔH=－216.81 kJ·ml－1
反应中锌原子将电子传递给了 Cu2+，该反应将化学能转化为热能，溶液的温度升高。
Zn + Cu2+ == Cu + Zn2+
负极：Zn - 2e- == Zn2+
正极：Cu2+ + 2e- == Cu
锌片逐渐溶解，铜片上红色固体质量增加，溶液颜色变浅，电流计指针发生偏转。
观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？
相同：铜片表面附着红色固体，电流表指针偏转。
不同：锌片表面附着红色固体电流逐渐衰减
两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。
盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶， K+和Cl-可在其中自由移动。
③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能。
②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性。
4、氧化还原反应能自发进行
2、两电极插入电解质溶液中
金属导电材料直接参与半反应的电极
导电材料本身不发生氧化还原反应的电极
如：铜锌原电池中的锌电极和铜电极
电极表面的气体会参与半反应的电极
锌片上：Zn - 2e- == Zn2+
锌片上的 Zn2+ 与接触面上的水分子结合形成水合锌离子，使部分 Zn2+ 离开锌片进入 ZnSO4 溶液中。
ZnSO4 溶液中：Zn2+ + 2e- == Zn
ZnSO4 溶液中 Zn2+ 受到锌片表面电子吸引而沉积到锌片表面。
在锌片和溶液的接触面达到平衡，形成了一个带相反电荷的界面，由于界面两侧电荷不均等，便产生了电势差。
在铜片与溶液之间也存在着类似的平衡，但由于金属锌失去电子的趋势比铜大，所以锌片上有过剩的电子，铜片上则缺少电子，两者的电势差不相等。
若用导线把锌片和铜片连接起来，电子从锌片移向铜片。锌片上电子的流出，破坏了它和溶液中 Zn2+ 间的平衡，平衡向溶解方向移动，而铜片上由于电子的流入，平衡向沉积方向移动。用盐桥连通两电解液时，整个电路构成回路，可以持续产生电流。
①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。
例1.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。
一般电极反应式的书写方法
1、书写电极反应式的原则
二、原电池电极反应式书写
2、一般电极反应式的书写方法
电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。
将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得电池总反应式。
3.书写电极反应式的基本类型(1)类型一　题目给定原电池的装置图，未给总反应式
遵循氧化还原反应离子方程式的配平原则，写出电极反应式。
结合电解质判断出还原产物和氧化产物。
首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。
例2 (1)甲装置中正极为________，电极反应式为__________________，负极为__________，电极反应式为________________。
(2)乙装置中正极为_____，电极反应式为__________________，负极为______，电极反应式为________________________。
2H＋＋2e－===H2↑
Mg－2e－===Mg2＋　
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O
(2)类型二　题目给出原电池的总反应式
若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。
当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。
分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。
例3 根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。(1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是__________________________，正极反应式是_______________________。(2)某原电池总反应为2FeO42－＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中：负极反应式是______________________________；正极反应式是__________________________________。
2FeO42－＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－
2Cu－4e－===2Cu2＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
3H2－6e－＋6OH－===6H2O
1．比较金属活动性强弱
对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。
例4 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．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a
2．加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。
例5　等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系(其他条件相同)，其中正确的是(　　) A　　 　　B C　　　 　D
构成盐桥作用正负极判断
比较金属活动性强弱加快氧化还原反应的速率设计原电池
1.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）