第四章第一节 原电池课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

组织建设 第四章 电化学基础 第一节 原电池 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 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 知识回顾 将化学能转化为电能的装置称为原电池 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 与原 电 池 相关的概念 1.电路： 外电路 内电路 电子流向：负极流向正极 电流方向：正极流向负极 阴离子流向负极 阳离子流向正极 2.电极： 正极：电子流入的一极(电势高) 负极：电子流出的一极 3.电极反应式： 正极： 2H++ 2e-＝ H2↑ 负极： Zn－2e-＝ Zn2+ 4.总反应式： Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ 3 离子导体 电极材料 电极反应 电子导体 还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应 内电路，实现离子定向迁移 进行电子转移的场所 外电路，实现电子定向转移 原电池的构成要素 原电池的工作原理 预期现象：锌片溶解；铜片上有红色物质析出；电流表指针偏转 负极：Zn-2e- = Zn2+ 正极：2Cu2++2e- = Cu 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？ 再探原电池 锌铜原电池：Zn+Cu2+=Zn2++Cu 1.为什么锌片上有红色物质生成？ 因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生氧化还原反应，所以锌片表面有铜析出。 2.为什么电流表读数不断减小？ 因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。 锌与CuSO4溶液的接触面积逐渐减少，当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，最后没有电流产生。（极化作用） 【分析原因】 6 （1）该原电池在工作中有何缺点？ （2）如何改进？ 【深入探讨】 锌与硫酸铜溶液直接接触发生反应，化学能转化为电能效率低(部分化学能直接转化为热能),不能持续产生电流。 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 原电池装置的改造 双液 - 盐桥原电池 盐桥：装有饱和的KCl等溶液和琼脂制成的琼胶 （1）琼胶的作用是防止管中溶液流出 ； （2）K+和Cl-能在琼胶内自由移动； （3）离子只出不进。 Zn Cu ZnSO4溶液 CuSO4溶液 A Zn2+ e- e- Cu2+ Cl- K+ 盐桥 ①沟通内电路，形成闭合回路 ②平衡电荷，使溶液保持电中性 ③避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。 盐桥的作用： 一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。半电池又叫电极 锌半电池 铜半电池 mA Cu Zn2+ Cu2+ SO4 2- SO4 2- Zn K+ Cl- Zn2+ mA Zn-2e-=Zn2+ Cu2++2e-=Cu — 氧化 反应 盐 桥 还原 反应 + 负极 正极 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。 返回 e- e- Cu Zn 负极： 氧化反应 正极： 还原反应 Zn - 2e- = Zn2+ Cu2+ + 2e- = Cu 总反应：Cu2+ + Zn= Cu+ Zn2+ Cl- K+ Zn2+ Cu2+ + - CuSO4溶液 ZnSO4溶液 双液原电池的工作原理 优点 2、提高了能量转化率（化学能→电能）； 3、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应， 能够防止装置中化学能的自动释放(自放电)，增加了原电池的使用寿命。 1、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，能够产生持续稳定的电流； 缺点：1.内阻大，电流弱 2.盐桥需要定期更换 设计双液原电池 依据：已知一个氧化还原反应， 负极：如发生氧化反应的为金属单质，可用该金属直接作负极; 如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、石墨棒)作负极。 正极：发生还原反应的(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 正极电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用惰性电极(如Pt、石墨棒)作正极。 电解质溶液：电解质溶液一般能与负极材料反应。 但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用ZnCl2和FeCl3溶液作电解质溶液。 1.依据反应：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)设计 的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是_________；电解质溶液Y 是