高中化学第四章电化学基础全套课件人教版选修4第1节原电池.ppt

新华社伦敦新华社伦敦3 3月月1212日电日电 英国锡里斯电力公英国锡里斯电力公司成功研制出司成功研制出功率为功率为1 1千瓦的环保燃料电池，千瓦的环保燃料电池，可可以充当家用以充当家用““电站电站””，为普通家庭提供电力和热，为普通家庭提供电力和热水这种新型燃料电池体积非常小，可以握在掌水这种新型燃料电池体积非常小，可以握在掌心里这是电池世界的又一创举！心里这是电池世界的又一创举！《《中国环境报中国环境报》》消息消息:2006年年3月月12日，日， 英国成功研制出微型家用英国成功研制出微型家用“电站电站”电化学电化学：：指研究化学能与电能之间相互转指研究化学能与电能之间相互转 换的换的装置、过程装置、过程和和效率效率的科学过过程程及及装装置置分分按按电电化化学学反反应应2. 借助电流而发生反应及装置借助电流而发生反应及装置 (如如:电解池电解池)｛｛1. 产生电流的化学反应及装置产生电流的化学反应及装置 (如如:原电池等原电池等)火力发火力发电过程电过程化化学学能能 机机械械能能发电机发电机燃烧燃烧蒸汽蒸汽电电能能热热能能火力发电有哪些弊端呢？火力发电有哪些弊端呢？(氧化还原反应氧化还原反应)可可燃燃物物( (2 2) )一一个个100100万千瓦的火力发电厂万千瓦的火力发电厂, ,每年要烧煤大约每年要烧煤大约250250万吨万吨，燃烧后排放，燃烧后排放COCO2 2约约500500万吨万吨，，SOSO2 2约约1010万吨万吨，同，同时要产生大量的废水和废渣，能量损失也很大，而时要产生大量的废水和废渣，能量损失也很大，而全国火电厂全年共全国火电厂全年共耗煤要大约耗煤要大约2727亿吨亿吨…………( (3)3)到到20202020年年, ,我国耗煤总量将达我国耗煤总量将达3434亿吨，产生亿吨，产生COCO2 2 270000270000万吨，万吨，SOSO2 2 54005400万吨万吨, ,多么可怕的数字多么可怕的数字!!!! (可喜的是可喜的是: :一个三峡工程相当于一个三峡工程相当于2020个百万吨个百万吨级的火的火电厂厂, ,从而可大大从而可大大节约耗煤量耗煤量。

)数据链接数据链接: : 1.1.火电：占火电：占73%73%强强2 2. .核电：约占核电：约占1.5%1.5%～～2%2%3.3.水电：约水电：约20%20%～～25%25% (1)05(1)05年我国年我国电力结构电力结构: :1.1.火力发电有哪些弊端？火力发电有哪些弊端？从上面的数据分析，火力发电虽然是我国的主要供从上面的数据分析，火力发电虽然是我国的主要供电方式，但能效不高，污染较大，且是不可再生能电方式，但能效不高，污染较大，且是不可再生能源，源，很显然不符合很显然不符合“科学发展观科学发展观”的基本要求的基本要求 2.2.怎样才能提高能源的使用效率呢怎样才能提高能源的使用效率呢? ?若能将若能将““化学能直接转化为电能化学能直接转化为电能””，减少中间的一，减少中间的一 些能耗环节，就能提高能量的利用率显然，些能耗环节，就能提高能量的利用率显然，原电池原电池是可靠的方式之一所以，这一节我们进一步深入探是可靠的方式之一所以，这一节我们进一步深入探讨学习原电池的有关原理、应用等讨学习原电池的有关原理、应用等第四章第四章 电化学基础电化学基础•第第1节节 原电池原电池形形色色的电池形形色色的电池原电池的定义：原电池的定义：原电池的定义：原电池的定义：原电池反应的本质：原电池反应的本质：原电池反应的本质：原电池反应的本质：构成原电池的条件：构成原电池的条件：构成原电池的条件：构成原电池的条件：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。

将化学能转化为电能的装置叫做原电池将化学能转化为电能的装置叫做原电池将化学能转化为电能的装置叫做原电池氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应①①①①电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液②②②②两个活泼性不同的导体做电极两个活泼性不同的导体做电极两个活泼性不同的导体做电极两个活泼性不同的导体做电极③③③③形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路④④④④有能自发进行的氧化还原反应有能自发进行的氧化还原反应有能自发进行的氧化还原反应有能自发进行的氧化还原反应将锌粒加入到装有稀硫酸溶液的烧杯中，用温度计感将锌粒加入到装有稀硫酸溶液的烧杯中，用温度计感受反应中的热量变化受反应中的热量变化探究实验探究实验1 1锌粒与稀硫酸反应置换出氢气，并放锌粒与稀硫酸反应置换出氢气，并放锌粒与稀硫酸反应置换出氢气，并放锌粒与稀硫酸反应置换出氢气，并放出热量Zn+2H+=Zn2++H2↑1、氧化还原反应的本质是反应物之间电子的、氧化还原反应的本质是反应物之间电子的转移，但是在上述反应中我们并没有获得电流，转移，但是在上述反应中我们并没有获得电流，为什么呢？为什么呢？2、如何才能获得电流呢？、如何才能获得电流呢？H2SO4溶液溶液锌粒锌粒锌粒锌粒Ø写出电极反应式和电池总反应写出电极反应式和电池总反应方程式。

溶液中阴、阳离子如何方程式溶液中阴、阳离子如何移动？移动？Ø理论上应看到只在铜片上有大理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的气泡产生，这是什么原因导致的呢？呢？Ø最终又会造成什么后果？最终又会造成什么后果？怎样怎样避免和克服呢？避免和克服呢？A稀稀H2SO4锌片锌片 铜片铜片1.若将锌电极、铜电极先后分别浸入到装有硫酸铜溶液若将锌电极、铜电极先后分别浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中，会有什么现象？的烧杯中，会有什么现象？锌片和铜片表面均明显有铜析出锌片和铜片表面均明显有铜析出, ,但电流计指针不动但电流计指针不动3.上述装置构成了原电池吗？如果构成了原电池，为什上述装置构成了原电池吗？如果构成了原电池，为什么电流计指针又不动而表现出无电流产生呢？么电流计指针又不动而表现出无电流产生呢？4.若是原电池装置，就必须证明锌片和铜片之间确实有若是原电池装置，就必须证明锌片和铜片之间确实有电流通过，怎样证明呢电流通过，怎样证明呢?2.若将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接若将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接, 并并使使锌电极和铜电极锌电极和铜电极紧贴紧贴一起一起，然后浸入到装有硫酸铜溶，然后浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中，会有什么现象？液的烧杯中，会有什么现象？锌片表面有铜析出，铜片无变化。

锌片表面有铜析出，铜片无变化将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接，并使将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接，并使锌电极和铜电极锌电极和铜电极不接触不接触，同时浸入到装有硫酸铜溶液，同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中的烧杯中探究实验探究实验2 2电流计指针偏转电流计指针偏转电流计指针偏转电流计指针偏转, , , ,指示电子是由锌极指示电子是由锌极指示电子是由锌极指示电子是由锌极流向铜极流向铜极流向铜极流向铜极; ; ; ;但随着时间的延续但随着时间的延续但随着时间的延续但随着时间的延续, , , ,锌片上也逐渐被锌片上也逐渐被锌片上也逐渐被锌片上也逐渐被铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零小直至为零小直至为零小直至为零ACuSO4锌片锌片 铜片铜片1、若为原电池，写出正负极的电极反应式并确定、若为原电池，写出正负极的电极反应式并确定阴阳离子移动趋势阴阳离子移动趋势2、为什么锌片上最后也全部被铜覆盖，且电流计、为什么锌片上最后也全部被铜覆盖，且电流计指针逐渐指向零指针逐渐指向零?3、用什么办法避免、用什么办法避免Cu2+在锌片上也还原析出铜，在锌片上也还原析出铜，以延长电池放电时间提高供电效率以延长电池放电时间提高供电效率? 按下图所示按下图所示, , 将置有锌片的将置有锌片的ZnSOZnSO4 4溶液和置有铜片的溶液和置有铜片的CuSOCuSO4 4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象? ? 电流计指针不偏转，且电流计指针不偏转，且铜片和铁片上均无明显铜片和铁片上均无明显现象（即现象（即: :无电子定向无电子定向移动）移动） 探究实验探究实验3 3ZnSO4Zn CuCuSO4A上述装置构成了原电池吗？为什么？上述装置构成了原电池吗？为什么？(1)(1)在探究实验在探究实验3 3的装置中架上盐桥连通的装置中架上盐桥连通, ,看看有什么现象？有什么现象？电流计指针回到零点，电流计指针回到零点，说明无电流，说明无电流，未构成原电池。

未构成原电池电流计指针偏转，电流计指针偏转，有电流通过电路，有电流通过电路，是原电池装置是原电池装置;(2)(2)然后取出盐桥，又将看到什么现象然后取出盐桥，又将看到什么现象? 探究实验探究实验4 4盐桥中通常装有含琼胶盐桥中通常装有含琼胶的的KClKCl饱和溶液饱和溶液ZnSO4Zn CuCuSO4A1、确定该原电池的正、负极，并、确定该原电池的正、负极，并写出原电池中的两个电极反应和写出原电池中的两个电极反应和电池反应方程式电池反应方程式2、判断电子的流动路线及溶液中、判断电子的流动路线及溶液中阴、阳离子移动趋势？阴、阳离子移动趋势？3、盐桥起什么作用？、盐桥起什么作用？此装置优点：此装置优点：克服了探究实验克服了探究实验2 2的不足，能稳定长的不足，能稳定长时间放电时间放电! !ZnSO4Zn CuCuSO4A•盐桥的作用：盐桥的作用： ClCl- -向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K K+ +向铜盐方向移动，向铜盐方向移动，使使ZnZn盐和盐和CuCu盐溶液一直保持电中性，从而使电盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从子不断从ZnZn极流向极流向CuCu极。

极•几个概念几个概念￿￿￿￿￿￿￿￿1、原、原电池是由两个半池是由两个半电池池组成的；成的；￿￿￿￿￿￿￿￿2、半、半电池中的反池中的反应就是半反就是半反应，即，即电极反极反应￿￿￿￿￿￿￿￿3、半反、半反应（（电极反极反应）涉及同一元素的氧化价）涉及同一元素的氧化价态和和还原价原价态：：v原电池的表示方法：原电池的表示方法： (-)Zn|Zn(-)Zn|Zn2+ 2+ (C(C1 1) ‖) ‖ CuCu2+ 2+ (C(C2 2)|Cu(+))|Cu(+) ““| |””表示液表示液- -固相有一界面；固相有一界面；““‖‖””表示盐桥表示盐桥 在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，溶液要表明浓度溶液要表明浓度氧化态氧化态+ne+ne- - 还原态还原态例如：例如：(-) Pt|H2(100kPa)|H+(1.0mol‧ ‧L-1)‖Cr2O72-(10mol‧ ‧L-1), Cr3+(1.0mol‧ ‧L-1), H+(1.0 10-2mol‧ ‧L-1)|Pt(+)负极负极:H2→2H+ + 2e-正极正极:Cr2O72- +14H+ +6e- →2Cr3++7H2O总反应总反应:Cr2O72- + 3H2 + 8H+ = 2Cr3+ +7H2O1、依探究实验、依探究实验4的原理，按以的原理，按以下反应设计一个能下反应设计一个能持续产生电流的原电池装置，画出装置图。

持续产生电流的原电池装置，画出装置图 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag课堂练习课堂练习AgNO3Ag CuCu(NO3)2A2、根据上述原理，为获得较长时间的稳定电流，如、根据上述原理，为获得较长时间的稳定电流，如何将何将 “ZN-稀稀H2SO4-CU”组成的原电池（如左下图）组成的原电池（如左下图）进行简单改装？进行简单改装？课堂练习课堂练习A稀稀H2SO4锌片锌片 铜片铜片ZnSO4Zn CuH2SO4A小结小结2. 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路;把化学能直接转化为电能的装置把化学能直接转化为电能的装置1 1. .有两块金属有两块金属( (或非金属或非金属) )导体作电极导体作电极; ;二二. .构成原电池的基本条件构成原电池的基本条件：：一一. .原电池原电池：：3 3. .有可自发进行的氧化还原反应有可自发进行的氧化还原反应三三. .加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：：1. 用还原性较强的物质用还原性较强的物质(如：活泼金属如：活泼金属)作负极，向外电路提供作负极，向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作正极，从外电路得到电子。

电子；用氧化性较强的物质作正极，从外电路得到电子2. 原电池在放电时，负极上的电子经过导线流向正极，而氧原电池在放电时，负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥盐桥及及池内池内溶液中的阴、阳离子溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路电流的闭合回路练习练习：：判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，说判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，说明理由；若是，指出正负极名称并写出电极反应式明理由；若是，指出正负极名称并写出电极反应式A) (B)(A) (B)(C) (D)(C) (D)练习练习：：试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个能持续产生电流的原电池能持续产生电流的原电池 ⑴⑴ Zn + 2AgNO3 = Zn(NO3)2 + 2Ag ⑵⑵ 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+。