1、第四章 电化学基础 第一节 原 电 池,1、火力发电的原理分析。,思 考,火力发电要经过一系列能量转换才能将化学能转换为电能，能否发明一种装置将化学能直接转化为电能呢？,能,电池,思考：,电子的定向移动形成电流，我们能否在氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移动过程中产生的电流利用起来？,实验现象：,锌片上有气泡产生 而铜片上没有,实验现象：,电流计指针发生偏转， Cu片上有气泡产生,一、原电池 1、定义：,把化学能转变为电能的装置,化学能转化为电能-原电池原理及形成条件,2、原电池中正负极的判断,负极电子流出的一极,正极电子流入的一极,二 原电池工作原理,2、原电池工作原理,较活泼的金属失去电
2、子发生氧化反应，电子从较活泼金属（负极）通过外电 路流向较不活泼的金属（正极） 。,还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应,氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去的电子从锌极流出,流入铜极.,经外电路,Zn2+,H+,SO42-,电流方向,小结,原电池工作原理,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,第一组实验,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,第二组实验,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭
3、合回路,（不可以）,小结,(4) 有能够自发进行的氧化还原反应,3、构成原电池的条件,(1) 两种活动性不同的电极,(2) 电极浸入电解质溶液,(3) 形成闭合回路,电子流出的极电子流入的极,负极正极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极质量减少的电极,负极正极,正极负极,有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,负极正极,（工作后）,（工作后）,微观判断 （根据电子流动方向）,4：原电池的正负极的判断方法,5.原电池的应用,(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。,例1.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: FeCl3+Cu=2FeCl2+CuC
4、l2. 画出原电池的示意图并写出电极反应式.,负极（铜）： Cu2e=Cu2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=3Fe2+,(2)比较金属活动性强弱。,例2.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；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,(3)比较反应速率,例3.下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 硫酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中
5、加入几滴CuSO4溶液。,（ D ）,(4)判断溶液pH值变化,例6.在Cu-Zn原电池中，500mLH2SO4 溶液的浓度为0.025mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.224L升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的pH值为_？（溶液体积变化忽略不计）,0.5,解得：,y 0.02 (mol),x 0.02 (mol),0.01(mol/L ),pH 2,0.02,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.224,解：,0.50.0252,c(H+)余,2H+ 2eH2,2,0.02,原电池小结,定义
6、,形成条件,正负极名称和电子流向判断,工作原理（氧还反应，熟写电极反应式）,应用,分析各种电池。,比较金属活动性强弱,比较反应速率,比较金属腐蚀的快慢,判断溶液pH变化,金属的腐蚀和防护,原电池,腐蚀（定义、本质、类型）,腐蚀防护（常见三种方法）,（从活泼性比较、电子得失、氧还反应等多角度判断）,题型,（三点记住）,复习回顾,1、原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_
7、极，其电极反应为 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,还原,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e - = Cu,还原,探究,上面的7号装置，怎样才能形成原电池呢？,锌铜原电池装置示意图,盐桥的作用： （1）使整个装置构成闭合回路。,（2）使两溶液保持电中性（平衡电荷）。,盐桥成分：含琼酯的KCl饱和溶液,小结二：盐桥成分，作用及离子流向,由于盐桥（如KCl）的存在，其中
8、阴离子Cl-向ZnSO4溶液移动，阳离子K+则向CuSO4溶液移动。,八、双液原电池的工作原理,（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,外电路电子从负极流出，流向正极 内电路，阳离子流向正极，阴离子流向负极。,练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极,B,（2）电解质溶液和电极材料的选择,活泼性不同 的两极。,电极材料,电解质溶液 若是有盐桥，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,请根据氧化还原反应 :
9、 Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag+ 设计成原电池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨 2Ag+ + 2e- = 2Ag+,AgNO3,负极： 正极：电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片 和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接 触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能 够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用 其他金属、水果、液体再试一试。,研 究 性 学 习,干电池,纽扣电池,锂电池,化学电源,四.常见的化学电源,一次电池 二次电池
10、 高能电池 燃料电池,锌锰干电池,四.常见的化学电源,.干电池(一次电池),电极: Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极 产生的H2，防止产生极化现象。,负极(Zn):Zn2OH-2e-Zn(OH)2正极(C):2MnO2 +2H2O+ 2e-2MnOOH+2OH-,电极方程式：,四.常见的化学电源,铅蓄电池,电极：Pb为负极；PbO2为正极.,电解液:30%的H2SO4溶液,电极反应式:,负极(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4,正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,总电
11、池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,拓展创新,.铅蓄电池(二次电池),(1.251.28g/cm-3),课堂练习:,2.铅蓄电池(原电池)的电极分别是PbO2和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根据上述反应,判断: 1)原电池的负极是(填电极材料)_ 2)工作时蓄电池负极反应式为_ 3)工作时蓄电池里电解质溶液的PH变化:_,电极: Zn为负极，Ag2O为正极,电解液: KOH溶液,电极反应式:,负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,正极: Ag2O + H2O + 2
12、e- 2Ag + 2OH-,总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2,拓展创新,银锌电池,.高能电池(银锌电池、锂电池),电极: Pt制作的惰性电极,电解质溶液: KOH溶液,负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,总反应：2H2+ O22H2O,拓展创新,氢氧燃料电池,若为酸性介质，试写出电极反应式？,思考:,负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为：负极：正极：总反应式为：,CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+,2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O,CH4 + 2O2 CO2+2H2O,甲烷-氧燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极 上分别通甲烷和氧气:负极：正极：电池总反应式为：,2O2 + 4H2O + 8e- 8OH-,CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O,CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,
