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,第一节 原电池的工作原理,专题1 化学反应与能量变化,第二单元 化学能与电能的转化,设疑请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？如何证明。,教材P13活动与探究：实验1,现象:,温度迅速上升，有红色物质析出.,结论:,化学能 热能,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,思考该反应放出的能量除了可以转化为热能之外，还可以转化为什么能量？,Zn电极,Zn2eZn2+,氧化反应,Cu电极,2H+2eH2,还原反应,总反应式：Zn2H+Zn2+H2,氧化还原反应,（负极）,（正极）,e-,e-,铜片,锌片,一、原电池,1、原电池：,2、原电池工作原理：,氧化还原反应,把化学能转化为电能的装置。,不偏转,不偏转,不偏转,偏转,3、形成原电池的条件,体系有自发进行的氧化还原反应。,有活动性不同的两极。 一极发生失电子-氧化反应-负极 一极发生得电子-还原反应-正极,必须能形成闭合回路。,Cu,Zn,练习：结合原电池的构成条件，判断下列装置能否构成原电池。,CuSO4,ZnSO4,（1）电路：,外电路,内电路,电子流向：由失电子的一极向得电子的一极,电流方向：与电子流向相反,阴离子流向与电子流向一致,阳离子流向与电流一致,4、原电池中的基本关系：,（2）电极,负极：电子流出的一极,正极：电子流入的一极,（3）电极反应式,负极: 失电子、发生氧化反应,正极:得电子、发生还原反应,总反应式: 两极叠加、氧化还原反应,4、原电池中的基本关系：,Cu2+ + 2e- = Cu 还原反应,电池总反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+,巩固练习,电极反应式 ： 负极（ 电极）： 正极（ 电极）：,锌,铜,Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应,现象:,电流计指针发生偏转 锌片变薄、铜片变厚,结论:,负极（Zn电极）：Zn-2e-=Zn2+,正极（Cu电极）：Cu2+2e-=Cu,教材P13活动与探究（实验2）,电池总反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+,1、盐桥的作用是什么？,使整个装置构成通路；平衡电荷（保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性）,2、此电池的优点？,能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流 效率。,思考,负极：Fe 2e- =Fe2+,正极：Cu2+ +2e- =Cu,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,教材P14活动与探究,电池反应：Fe+ Cu2+ = Fe2+ + Cu,练习：用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,正极：2Fe32e- =2Fe2+,负极：Cu-2e- =Cu2+,Cu,C,CuSO4,FeCl3,与原电池相关的概念,1.电路：,外电路,内电路,电子流向,电流方向：,阴离子流动方向,阳离子流动方向,2.电极：,正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,3.电极反应式：,正极： 2H+ 2e- H2,负极： Zn2e- Zn2+,4.总反应式：,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e- =Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,(离子方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2Fe3+ 2e- =2Fe2+ 总： 2Fe3+Fe=3Fe2+,练习1：书写如下电池反应的电极方程式,负极：2 Al+ 8OH6e- =2Al O2 +4H2O 正极：6H2O 6e 6OH 3H2 总：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 ,练习2：书写如下电池反应的电极方程式,1：认识常见的化学电源,“神六”的太阳能电池,手机专用电池,化学电源,一次电池,二次电池,燃料电池,碱性锌锰电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,锂离子电池,银锌蓄电池,普通锌锰干电池,锌银纽扣电池,化学电源的分类,问题1、你了解银锌纽扣电池构造吗？正负极分别是什么？电解质是什么？能写出它的电极反应式和电池反应方程式吗？,探究一次电池的工作原理,负极：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2,正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH,总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,电池比能量大、电压稳定，储存时间长， 适宜小电流和连续放电,问题2、你了解碱性锌锰电池构造吗？正负极分别是什么？电解质是什么？能写出它的电极反应式和电池反应方程式吗？,正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电,缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,探究二次电池的工作原理,问题3、你了解铅蓄电池构造吗？正负极分别是什么？电解质是什么？能写出它放电时的电极反应式和电池反应方程式吗？ 问题4、铅蓄电池放电一段时间后，正负极板、电解质溶液有何变化？如何使其“恢复元气”，恢复过程中又发生哪些变化？,放电总反应：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb + SO42- -2e- =PbSO4,正极：,PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O,负极：,放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）,充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）,阴极：PbSO4 +2e- =Pb + SO42-,阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42-,充电总反应：,2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,缺点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,优点：,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,减 少 污 染 节 约 资 源,大家一起來认识 “废电池污染”,探究燃料电池的工作原理,问题5、通过阅读课本16页的资料卡片，你能自主书写出碱性氢氧燃料电池两极的电极反应式吗？如果电解质为酸性溶液电极反应式还相同吗？,燃料电池：,燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）,酸性电解质：,碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极: O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应: 2H2+O2=2H2O,负极： 2H2-4e-=4H+,正极： O2+4H+4e-=2H2O,总反应：2H2+O2=2H2O,(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,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）,原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2 ：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（ D ）,原电池原理应用：,(3)比较金属腐蚀的快慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),原电池原理应用：,例4：,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)原电池原理的综合应用,例6：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)炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化钠的主要作用是 。 4)木屑的作用是 。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成 原电池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成 电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,原电池原理应用：,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；,1.进行金属活动性强弱比较；,3.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。,原电池的主要应用：,4.解释某些化学现象,1.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）,A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4 B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液,D,练习：1、下列关于下图所示原电池的说法正确的是 A 铝片为正极 B 正极上有H2产生 C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 D 当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2,Cu,B、C,练习2. X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示: 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为 _,ZYXW,设计有盐桥的原电池的思路：,半电池：,电极材料,电解质溶液,根据电极反应确定,还原剂（电极材料）和氧化产物（电解质溶液）为负极的半电池 氧化剂（电解质溶液）和还原产物（电极材料）为正极的半电池,外电路,用导线连通，可以接用电器,内电路,是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路,（或其它不活泼材料）,根据负极氧化、正极还原写出两极反应式,
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