_第一节_原电池

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 原电池,第一课时,一、原电池的基础知识,1.定义：,把,转变为,的装置,理解：,外形无外加电源,自发的,氧化还原反应,才可能被设计成原电池,复习回顾,化学能,电能,组成原电池的条件,1,、,有两种活泼性不同的金属（或一种是,非金属导体）作电极,2,、,电极材料均浸入电解质溶液中,3,、,两极相连形成闭合电路,4,、,一个自发进行的氧化还原反应,知识回顾,两极一液成回路，氧化还原是中心,知识回顾,H,2,SO,4,Zn Zn,（,1,）,石墨,石墨,H,2,SO,4,（,2,）,H,2,SO,4,Zn,石墨,Zn,Cu,H,2,SO,4,Cu,SO,4,Zn,Cu,C,2,H,5,OH,Zn,Cu,（,6,）,ZnSO,4,Cu,SO,4,（,7,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,判断下列装置哪些属于原电池,Zn Cu,Cu,Zn,稀硫酸,-,-,-,Zn,2+,H,+,H,+,Zn,2e,-,=Zn,2+,负极,正极,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应式,:,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,负,正,氧化反应,还原反应,现象,：,锌棒溶解，铜棒上有气泡,A,原电池工作原理,阳离子,阴离子,正极,负极,知识回顾,探究实验一,请根据反应,：,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,设计一个原电池装置，并进行实验,。,原电池,Cu,Zn,CuSO,4,思考：右边的装置电流表指针会偏转吗？为什么?,CuSO,4,溶液,且两个电极上都有红色物质析出,电流表指针发生偏转，,但随着时间的延续，电流表指针偏转的角度越来越小，最终可能没有电流通过。,负,正,负极,Zn,2e,-,=Zn,2+,正极,Cu,2+,+2e,-,=Cu,即无法产生持续稳定的电流,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面，另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的,Cu,2+,铜在锌片表面析出，锌片表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。,CuSO,4,溶液,【交流,研讨】,让锌片与硫酸铜溶液,不直接接触,ZnSO,4,溶液,Cu,SO,4,溶液,Zn,Cu,A,？,改进,如何改进原电池装置？,硫酸铜,Cu,Zn,A,【结论,1,】,改进后的原电池装置,提高了能量转换率,【结论2】,氧化剂和还原剂,不直接接触,也能发生反应,实验三（书,71,页实验,4-1,）,实验探索二,实验现象：,分析,：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。,取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,盐桥：通常是装有含琼胶的KCl饱和溶液,导线传递电子，沟通,外,电路；而盐桥则传递正负离子，沟通,内,电路。,盐桥,保持,溶液,电中性,，使两个烧杯中的溶液连成一个,通路,。,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,盐桥的作用,：,此原电池是由两个,半电池,组成的（锌和锌盐溶液构成锌半电池，铜和铜盐溶液构成铜半电池）,；半电池中的反应就是,半反应,即,电极反应,。,盐桥,锌半电池,铜半电池,利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成各种原电池。,将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。,小 结,导线,?,盐桥,?,探究实验三,将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有硫酸锌和,稀硫酸溶液（与硫酸铜溶液的浓度相同）,的烧杯中，,中间用一盐桥连接,，观察并比较产生电流强度的大小。,H,2,SO,4,结论,由于氧化还原反应的本质是电子的转移，而原电池反应的结果导致产生了电流，故,原电池反应的本质就是自发的氧化还原反应。,在相同条件下，原电池输出电能的能力，取决于,组成原电池的反应物的氧化还原能力。,氧化反应,Zn-2e=Zn,2+,铜锌原电池,电解质溶液,盐桥,失,e,，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阴离子,阳离子,负极,正极,原 电 池 原 理,外电路,内电路,总结：,负极,(Zn),：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极,(Pt,或,C),：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,FeCl,3,Pt,Pt,FeCl,3,Zn,ZnCl,2,1,、,Cu,、,Fe,作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：,Cu,作,_,极,Fe,作,_,极,电极反应式是：负极,_,正极,_,总反应式是,_,如将稀硫酸改为浓硝酸则：,Cu,作,_,极,Fe,作,_,极,电极反应式是：负极,_,正极,_,总反应式是,_,正,负,Fe-2e,-,=Fe,2+,2H,+,+2e,-,=H,2,Fe+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,2,、实验室氢气选用纯锌粒好还是选用粗锌好？为什么？,课堂小结,一、构成原电池的条件,二、探究“单液电池”，寻找改进方法,“,双液电池”,三、电极反应式的书写,四、盐桥的作用,五、原电池反应的本质,原电池,复习：,3.,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,。,1,.,有两块金属,(,或非金属,),导体作,电极,;,二,.,构成原电池的基本条件,：,一,.,原电池,：,4,.,有可,自发进行的氧化还原反应,。,三,.,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,(,如：活泼金属,),作负极，向外电路提供电子；,用不,活泼物质,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，而氧化剂从正极上得到电子，两极之间再通过,盐桥,及原电池内部,溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路,构成有稳定电流的闭合回路。,2.,电解质溶液,1.,利用反应,Zn+2FeCl,3,=2FeCl,2,+ZnCl,2,，设计出两种原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。,参考答案,(+),(-),G,Zn,Pt,FeCl,3,溶液,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,(+),(-),ZnCl,2,溶液,FeCl,3,溶液,盐桥,G,Zn,C,负极（,Zn,）：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极（,Pt,或,C,）：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,（,1,）根据氧化还原反应电子转移判断,电极反应,。,（,2,）根据电极反应确定合适的,电极材料,和,电解质溶液,巩固练习：,2.,依据氧化还原反应：,2Ag,+,(aq)+Cu(s)=Cu,2+,(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,；,(2),银电极为电池的,极，,发生的电极反应为,；,X,电极上发生的电极反应为,；,(3),外电路中的电子是从,电极流向,电极。,C,U,铜,银,正,AgNO,3,溶液,2Ag,+,+2e=2Ag,Cu-2e,-,=Cu,2+,3.,用铜片、银片、,Cu(NO,3,),2,溶液、,AgNO,3,溶液、导线和盐桥（装有琼脂,-KNO,3,的,U,型管）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,正极反应为：,Ag,+,+e,-,=Ag,实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作,将铜片浸入,AgNO,3,溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同,A B,C,D,C,二、原电池正负极判断,原电池原理的应用,1.,由组成原电池的电极材料判断,一般 负极,的金属,正极,的金属或,导体，以及某些金属氧化物,可以理解成：,与电解质溶液反应,练习：,Mg-Al-H,2,SO,4,中,是正极，,是负极,Mg-Al-NaOH,中,是正极,是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,2.,根据电子（电流）流动的方向判断,3.,根据电极反应类型判断,4.,根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.,根据电极现象来判断,6.,燃料电池中,燃料在,反应,氧化剂在,反应,负极,正极,巩固：,已知反应,AsO,4,3,+2I,+2H,+,AsO,3,+I,2,+H,2,O,是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：,(),向,(B,),烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表,指针偏转；,(),若改往,(B,),烧杯中滴加,40,NaOH,溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转,试回答：,(1,),两次操作过程中指针为什么会发生偏转,?,答：,。,(2,),两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反,?,试用平衡移动原理解释此现象,答：,_,。,(3,)(),操作过程中,C,1,棒上发生的反应为,。,(,4,)(),操作过程中,C,2,棒上发生的反应为,。,这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表,B,中加盐酸，,AsO,4,3,发生得电子反应为正极；而当加入,NaOH,后，,AsO,3,3,发生失电子反应，为负极；,2I,2e,=I,2,AsO,3,3,2e,+2OH,=AsO,4,3,+H,2,O,1.,利用原电池原理设计新型化学电池；,2.,改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.,进行金属活动性强弱比较；,4.,电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池的主要应用：,5.,解释某些化学现象,第,3,课时,(1),比较金属活动性强弱。,例,1,：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,A.,甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有,H,2,气放出,；,B.,在氧化,还原反应中，甲比乙失去的电子多,；,C.,将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,D.,同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（,C,）,原电池原理应用：,当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。,练习：,把,a,、,b,、,c,、,d,四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若,a,、,b,相连时，,a,为负极；,c,、,d,相连时，电流由,d,到,c,；,a,、,c,相连时，,c,极产生大量气泡，,b,、,d,相连时，溶液中的阳离子向,b,极移动。,则四种金属的活泼性顺序为：,。,a,c,d,b,a,b,c,d,a,c,d,b,(2),比较反应速率,原电池原理应用：,当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制,H,2,时,纯,Zn,反应不如粗,Zn,跟酸作用的速率快。,(3),比较金属腐蚀的快慢,在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可避免的,如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如,Zn,。这样构成的原电池,Zn,为负极而,Fe,为正极，从而防止铁的腐蚀。,例,3,：,下列装置中四块相同的,Zn,片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4),判断溶液,pH,值变化,例,4,：,在,Cu-Zn,原电池中，,200mLH,2,SO,4,溶液的浓度为,0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到,0.168L,升气体，则流过导线的电子为,mol,溶液的,pH,值变,_,？（溶液体积变化忽略不计）,大,0.015,(5),原电池原理的综合应用,例,5,：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。,“热敷袋”是利用,放出热量。,2),