1、新課標人教版選修四化學反應原理新課標人教版選修四化學反應原理第四章第四章 電化學基礎電化學基礎復習回顧復習回顧1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應的本質是原電池反應的本質是_反應。反應。將化學能轉化為電能將化學能轉化為電能氧化還原反應氧化還原反應2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1）當電解質溶液為稀）當電解質溶液為稀H2SO4時：時：Zn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負負”）極，）極，其電極反應為其電極反應為_，該反應，該反應是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反，下同）反應；應；Cu電極是電極是_極，其電極反應為極，其電極反應為_,

2、該反應是該反應是_反應。反應。（2）當電解質溶液為）當電解質溶液為CuSOCuSO4 4溶液時：溶液時： Zn電極電極是是_極，其電極反應為極，其電極反應為_，該反應是該反應是_反應；反應；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應為其電極反應為_,該反應該反應_反應反應.負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原氧化反應氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質電解質溶液溶液鹽橋鹽橋失失e，沿導線傳遞，有電流產生，沿導線傳遞，有電流產生還原反應還原反應2H+2e-

3、 =H2陰離子陰離子陽離子陽離子總反應：總反應：負極負極正極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學方程式）（化學方程式）電極反應電極反應正極：正極：負極：負極：（氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）陽離子陽離子外電路外電路內電路內電路1.電路：電路：外電路外電路內電路內電路電子流向：負極流向正極電子流向：負極流向正極電流方向：正極流向負極電流方向：正極流向負極陰離子流向負極陰離子流向負極陽離子流向正極陽離子流向正極2.電極：電極：正極：電子流入的一極正極：電子流入的一極負極：電子流

4、出的一極負極：電子流出的一極3.電極反應式：電極反應式：正極：正極： 2H+ 2e- H2負極：負極： Zn2e- Zn2+4.總反應式：總反應式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2？提出問題：提出問題： 我們在必修我們在必修2中學習過的將鋅片和銅片置于稀硫酸中學習過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？成的呢？有沒有什么改進措施？學生討論：學生討論：造成的主要原因造成的主要原因：由于

5、在銅極上很快就聚集了許多氫氣：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內阻，使電流不能暢通。這種作用稱為阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用。極化作用。一、對鋅銅原電一、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究為了避免發生這種現象，設計如下圖所示的原電池裝置為了避免發生這種現象，設計如下圖所示的原電池裝置實驗三（書實驗三（書71頁實驗頁實驗4-1）實驗探索實驗探索實驗現象：實驗現象：分析分析：改進后的裝置為什么能夠持續、穩定的產生電流？：改進后的裝置為什么能夠持續、穩定的產生電流？鹽橋在此

6、的作用是什么？鹽橋在此的作用是什么？參考教材參考教材71頁頁 有鹽橋存在時電流計指針發有鹽橋存在時電流計指針發生偏轉，即有電流通過電路。生偏轉，即有電流通過電路。 取出鹽橋，電流計指針即回取出鹽橋，電流計指針即回到零點，說明沒有電流通過。到零點，說明沒有電流通過。鹽橋制法：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U形管中形管中(注意不要產生裂隙注意不要產生裂隙)，將冷卻后的將冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的飽和溶液中即可。的飽和溶液中即可。2)將將KCl或或NH4NO3的飽和溶液裝入的飽和溶液裝入U形管，用棉花堵住管口即可。形管，用棉花堵住管口即可。鹽橋的作用：

7、鹽橋的作用：（1 1）使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸）使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸。得出結論得出結論 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴溶液擴散和遷移，陽離子散和遷移，陽離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴散和遷移，分別中和過剩的溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來。幾

8、乎完全沉淀下來。若電解若電解質溶液與質溶液與KClKCl溶液反應產生沉淀，可用溶液反應產生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。（2 2）平衡電荷。）平衡電荷。 在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完靠離子遷移完成成的。的。ZnZn失去電子形成的失去電子形成的ZnZn2+2+進入進入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多增多而帶正電荷。同時，而帶正電荷。同時，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+ 變為變為Cu Cu ，使得，使得 SOSO

9、4 42-2-相對較相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。片流向銅片，造成電流中斷。請請思考思考：上述原電池裝置是將什么反應的上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。的總反應方程式。ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應）氧化反應） 正極（銅片）

10、：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）（還原反應）電池反應（電池反應（總化學方程式總化學方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極一、對鋅銅原電一、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究二、由兩個半電池組成原電池的工作二、由兩個半電池組成原電池的工作原理原理（1）把氧化反應和還原反應分開在不同區域進行，再以）把氧化反應和還原反應分開在不同區域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。適當方式連接，可以獲得電流。在這類電池中，用還原性較強的物質作為負極，負

11、極向在這類電池中，用還原性較強的物質作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質作為正極，正極從外電路提供電子；用氧化性較強的物質作為正極，正極從外電路得到電子。外電路得到電子。在原電池的內部，兩極浸在電解質溶液中，并通過陰陽在原電池的內部，兩極浸在電解質溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內電路。離子的定向運動而形成內電路。（2 2）探究）探究組成原電池的條件組成原電池的條件練習：鋅銅原電池產生電流時，陽離子（練習：鋅銅原電池產生電流時，陽離子（ ）A 移向移向Zn 極，陰離子移向極，陰離子移向Cu 極極B 移向移向Cu 極，陰離子移向極，陰離子移向Zn 極極C 和陰離子都移向和陰離

12、子都移向Zn極極D 和陰離子都移向和陰離子都移向Cu 極極B實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個電極活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等第一組實驗第一組實驗（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成條件二：電極需插進電解質溶液中；第二組實驗第二組實驗實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件第三組實驗第三組實驗實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件形成

13、條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）可以可以（2 2）組成原電池的條件組成原電池的條件 （1）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質）有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質或金屬氧化物）作電極。或金屬氧化物）作電極。 （2）電極材料均插入電解質溶液中。）電極材料均插入電解質溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內部條件：能自發進行氧化還原反應。）內部條件：能自發進行氧化還原反應。CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFM

14、nZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2H1.下列哪幾個裝置能形成原電池？下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXV典型例題：典型例題：VABCD正極正極ZnCuCuFe負極負極CuZnZnZn電解質溶液電解質溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl典型例題：典型例題：（3）原電池的正負極的判斷方法）原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據電子流動（根據電子流動方向方向）電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負極負極正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質量增加的電極質量增加的電極工作后工作后 質量減少的電極質量減少的

15、電極負極負極正極正極正極正極負極負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發生氧化反應的極發生氧化反應的極發生還原反應的極發生還原反應的極宏觀判斷宏觀判斷：根據電極材料根據電極材料根據原電池電極根據原電池電極 發生的反應發生的反應根據電極增重還是減重根據電極增重還是減重根據電極有氣泡冒出：根據電極有氣泡冒出：負極負極正極正極1. 1.某金屬能跟稀鹽酸作用發出氫氣，該金屬與某金屬能跟稀鹽酸作用發出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由

16、銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的電解質溶液的 pH( )pH( )A.A.不變不變 B B先變大后變小先變大后變小 C C逐漸變大逐漸變大 D.D.逐漸變小逐漸變小C典型例題：典型例題：3.把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產極上產生大量氣泡，生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產生，上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為則四

17、種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現象是溶液，片刻后可觀察到的現象是 ( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態保持平衡狀態C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜（4）電解質溶液

18、和電極材料的選擇）電解質溶液和電極材料的選擇活潑性不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負極，如鉛蓄電池，鉛版作負極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（電池的電極必須導電）（電池的電極必須導電）電解質溶液一般要能夠與負極發生反應。但若是兩個半反應分電解質溶液一般要能夠與負極發生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒

19、杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應 與電與電極材料具有相同的陽離子。極材料具有相同的陽離子。請根據氧化還原反應請根據氧化還原反應 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設計成原電池。設計成原電池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等負極：負極：正極：正極：電解質溶液：電解質溶液：練一練練一練)能自發進行的氧化還原反應能自發進行的氧化還原反應)通常須兩個活性不同的電極通常須兩個活

20、性不同的電極)電解質溶液電解質溶液)還原劑在負極失電子，發生氧化反應，還原劑在負極失電子，發生氧化反應，氧化劑在正極得電子氧化劑在正極得電子,發生還原反應發生還原反應1.利用原電池原理設計新型化學電池；利用原電池原理設計新型化學電池；2.改變化學反應速率，如實驗室用粗鋅與硫酸改變化學反應速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應制取氫氣；反應制取氫氣；3.進行金屬活動性強弱比較；進行金屬活動性強弱比較；4.電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。三、原電池的主要應用：三、原電池的主要應用：5.解釋某些化學現象解

21、釋某些化學現象(1)比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。例例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多還原反應中，甲比乙失去的電子多；D.同價態的陽離子，甲比乙的氧化性強；同價態的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）原電池原理應用：原電池原理應用：(2)比較反應速率比較反應速率例例2 ： 下列制氫氣的反應速率最快的

22、是下列制氫氣的反應速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應中加入幾滴硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原電池原理應用：原電池原理應用：(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應用：原電池原理應用：例例4：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速片，放置一段時間后腐蝕速率由

23、率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例5： 在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導線的電子為升氣體，則流過導線的電子為 mol,溶溶液的液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽略不計）？（溶液體積變化忽略不計）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根據電極反應：根據電極反應：正極：正極：負極：負極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015原電池原理應用：原電池原理應用：(5)原電池原理的綜合應用原電池原理的綜合應用例例6：市場上出售的：市場上出售的“熱敷袋熱敷袋”的主要成分為鐵屑、的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋熱敷袋”啟啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發塑料袋輕輕揉搓就會