《2018-2019版化学新设计同步鲁科版选修四课件：第一章 化学反应与能量转化 第3节 第1课时 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019版化学新设计同步鲁科版选修四课件：第一章 化学反应与能量转化 第3节 第1课时 （31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节 化学能转化为电能电池 第1课时 原电池的工作原理,目标导航 1.了解原电池的工作原理及构成条件。2.能判断原电池的正、负极，会书写原电池的电极反应式和反应方程式。,一、铜锌原电池 1.装置,2.实验现象及分析,发生偏转,减小,增加,Zn,Cu,Zn,Cu2,负,正,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,化学,电,二、原电池的工作原理 1.原电池的定义,把 转变为 的装置。,2.原电池的构成条件,(1)两个 ； (2)电极材料均插入 ； (3)能形成 ； (4)能自发发生 反应。,化学能,电能,活泼性不同的导体作电极,电解质溶液中,闭合回路,氧化还原,3.原电池的工作原理,(1)电子流向：
2、由 极经导线流向 极(填“正”或“负”)。 (2)离子流向：阳离子移向 极，阴离子移向 极。,负,正,正,负,【练一练】,1.铜锌原电池工作时，下列叙述不正确的是( ),A.负极电极反应为Zn2e=Zn2 B.电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu C.在外电路中，电子从Zn极沿导线流向Cu极 D.盐桥中的K移向ZnSO4溶液,解析 正极发生还原反应：Cu22e=Cu，负极发生氧化反应：Zn2e= Zn2；原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu；电子从Zn极沿导线流向Cu极；由于Cu2放电，为使CuSO4溶液保持电中性，则盐桥中的K移向CuSO4溶液，Cl移向ZnSO4溶液。故D不正确。 答案 D,
3、2.如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是( ),A.外电路的电流方向为：X外电路Y B.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn C.若两电极都是金属，则它们的活动性为XY D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应,解析 由图可知电子的流动方向是X外电路Y，则电流的方向就为Y外电路X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。 答案 C,3.下列装置中能构成原电池产生电流的是( ),解析 B、D项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池；A项不符合原
4、电池的构成条件；C项中Cu与HNO3反应能构成原电池。 答案 C,一、原电池电极反应式的书写,【例1】 (1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池，其正极反应式：_；负极反应式：_；总反应方程式：_。,(2)有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2。 Zn发生_反应，是_极，电极反应式是_。 Ag2O发生_反应，是_极，电极反应式是_。 答案 (1)2H2e=H2 Fe2e=Fe2 FeH2SO4=FeSO4H2 (2)氧化 负 Zn2e2OH=Zn(OH)2 还原 正 Ag2O2eH2O=2Ag2
5、OH,【归纳总结】,1.一般电极反应式的书写方法,第三步：,2.已知总反应式，书写电极反应式,(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。 (4)复杂电极反应式总反应式简单的电极反应式。,变式训练1 如图所示，X为单质硅，Y为金属铁，a为NaOH溶液，组装成一个原电池，回答下列问题。,(1)正极是_(填名称，下同)发生_反应，电极反应式为_ _。,(2)负极是_，发生_反应，电极反应式为_。 (3)电池总反应的化学方程式为_。,二、原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率,例如：锌与稀H2SO
6、4溶液反应时，加入少量CuSO4能使产生H2的速率加快。,2.比较金属活动性强弱,两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。,3.设计化学电源,(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。 (2)确定电极材料 以电池两个电极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液。 发生氧化反应的物质作负极材料，如果发生氧化反应的物质是金属单质，可用该金属直接作负极，选惰性电极或较不活泼的金属作正极。 确定电解质溶液 对单池原电池，一般选用反应物中的电解质溶液。对双池原电池，则两个单池中选用的电解质溶液不同。,【关键提醒】不能自发进行的氧化还原反应不
7、能设计成原电池，能自发进行的放热的氧化还原反应多数可以设计成原电池。,【例2】 根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3Fe=3FeCl2,要求：(1)画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。 (2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。 解析 将该反应拆成两个半反应： Fe2e=Fe2(氧化反应), 2Fe32e=2Fe2(还原反应)。负极发生氧化反应，电极材料应选参加反应的单质Fe，正极发生还原反应，电极材料应选比铁不活泼的金属或石墨等导体。电解质溶液铁极池中选不能与铁反应的FeCl2溶液，正极选与铁能反应的FeCl3溶液。,答案 (1)装置图如下：,(2)电池的正、负极及外
8、电路中电子的流向如上图所示。,【反思感悟】 设计成双池原电池，避免了负极金属与电解质溶液的直接接触发生反应，从而避免能量损失，且能提供稳定电流。,变式训练2 利用反应Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2设计一个原电池，正极为_，电极反应式为_；负极为_，电极反应式为_；电解质溶液是_。,解析 根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路：首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Cu2e=Cu2，2Fe32e=2Fe2；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Fe3得到负极失去的电子，一般用不能还原Fe3的材料，如Pt或碳棒等，电解质溶液只能
9、用含Fe3的电解质溶液，如FeCl3溶液等。,答案 Pt(或C) 2Fe32e=2Fe2 Cu Cu2e=Cu2 FeCl3溶液,1.下列关于原电池的叙述中正确的是( ),A.构成原电池的两极必须是两种不同金属 B.原电池是将化学能转化为电能的装置 C.原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质析出 D.原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原 答案 B,2.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有KNO3琼脂的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( ),在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应式为Age=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池
10、仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同 A. B. C. D.,解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，其电极反应分别为负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C正确。 答案 C,3.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( ),A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c 减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.
11、阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析 Zn作负极，Cu作正极发生还原反应，A项错误；负极发生的反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：Cu22e=Cu，而该交换膜是阳离子交换膜，因此Zn2由甲池交换到乙池，故甲池中硫酸根离子浓度几乎不变，B、D选项错误，C选项正确。 答案 C,4.X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是WZ；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是( ),A.XZWY B.ZXYW C.XYZW D.YWZX,解析 在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性XY；Z、W相连时，电流方向是WZ，则活动性ZW；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性XZ；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性WY。综上所述，可以得出金属的活动性顺序：XZWY。 答案 A,
