化学选择性必修1化学能与电能的转化精品ppt课件

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1．通过以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2．通过进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。
2H＋＋2e-===H2↑
总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
Zn- 2e- ===Zn2＋
化学能转化为电能的装置
4、氧化还原反应能自发进行
2、两电极插入电解质溶液中
1、两种活泼性不同的金属(或另一种为非金属导体)构成电极
外电路电子迁移：负→正
内电路离子迁移：阳离子：移向正极阴离子：移向负极
Zn(s)＋Cu2＋(aq) =Zn2＋(aq) ＋Cu(s)
化学能
锌和硫酸铜溶液的反应能不能设计成原电池?
ΔH=－216.81 kJ·ml－1
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。
如何判断原电池中的正、负极？
例1 有关下图装置的说法中正确的是(　　)A．电流从铜经过导线流向石墨B．盐桥中的K＋移向石墨电极C．乙池中电极反应式为NO ＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2OD．当铜棒质量减少6.4 g时，甲池溶液质量增加6.4 g
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
将电池总反应拆成两个半反应，即原电池的负极反应和正极反应。
画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液
确定负极材料、正极材料和电解质溶液。
设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择
电池的电极材料必须能导电。①活动性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极。②金属和非金属。如锌作负极，石墨棒作正极。③金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极。④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。
电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则电解质溶液应作正极电解液。
例6 请用FeCl3溶液、CuCl2溶液、盐桥、铜片、石墨棒设计原电池实现电池反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(负极)：Cu－2e－===Cu2＋(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
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、下列电极反应式书写正确的是(　　)A．铝、铜与浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋B．铜、锌在稀硫酸中构成原电池，正极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑C．以铜为电极将2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计成原电池，正极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋D．以铝、铁为电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
2、某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1 ml电子，消耗1.12 L的H2D．H＋由a极通过固体电解质移向b极