第一節(jié)原電池

1、 4.1原電池、探究目標(biāo) 體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過(guò)程二、探究重點(diǎn)初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。三、探究難點(diǎn)通過(guò)對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)的研究，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價(jià)值。四、教學(xué)過(guò)程【引入】電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如， 日常生活中使用的手提電腦、手機(jī)、相機(jī)、攝像機(jī)這一切都依賴于電池的應(yīng)用。那么， 電池是怎樣把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪兀课覀冞@節(jié)課來(lái)一起復(fù)習(xí)一下有關(guān)原電池的相關(guān)內(nèi)容?！景鍟?4.1原電池一、原電池實(shí)驗(yàn)探究1799年意大講：銅片、鋅片、硫酸都是同學(xué)們很熟悉的物質(zhì)，禾U用這三種物質(zhì)我

2、們?cè)佻F(xiàn)了 利物理學(xué)家-伏打留給我們的歷史閃光點(diǎn)！實(shí) 驗(yàn) 步 驟現(xiàn)象1、鋅片插入稀硫酸2、銅片插入稀硫酸3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫 酸【實(shí)驗(yàn)探究】（銅鋅原電池）【問(wèn)題探究】1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生？2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象又怎樣？為什么?3、 鋅片的質(zhì)量有無(wú)變化？溶液中 c （H+）如何變化？4、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫？5、電子流動(dòng)的方向如何？講：我們發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明產(chǎn)生了電流，這樣的裝置架起了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的橋 梁，這就是生活中提供電能的所有電池的開(kāi)山鼻祖-原電池?！景鍟浚? ）原電池概念：學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

3、問(wèn)：在原電池裝置中只能發(fā)生怎樣的化學(xué)變化？學(xué)生：+ 2+木Zn+2H=Zn +Hd講：為什么會(huì)產(chǎn)生電流呢？ 答：其實(shí)鋅和稀硫酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)， 有電子的轉(zhuǎn)移， 但氧化劑和還原劑熱運(yùn)動(dòng)相遇發(fā) 生有效碰撞電子轉(zhuǎn)移時(shí)， 由于分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)一定的方向， 因此電子轉(zhuǎn)移不會(huì)形成電流， 而通 常以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)， 激烈的時(shí)候還伴隨有光、 聲等其他的形式的能量。 顯然從理論上 講，一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)， 若能設(shè)法使氧化與還原分開(kāi)進(jìn)行， 讓電子的不規(guī)則轉(zhuǎn) 移變成定向移動(dòng)， 便能形成電流。 所以原電池的實(shí)質(zhì)就是將氧化還原的電子轉(zhuǎn)移變成電子的 定向移動(dòng)形成電流。（2）實(shí)質(zhì)：將一定的氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)

4、移變成電子的定向移動(dòng)。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電 能的形式釋放。問(wèn)：那么這個(gè)過(guò)程是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？我們來(lái)看原電池原理的工作原理。（3）原理：（負(fù)氧正還）問(wèn)：在鋅銅原電池中哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得到電子？ 學(xué)生：活潑金屬鋅失電子，氫離子得到電子 問(wèn)：導(dǎo)線上有電流產(chǎn)生，即有電子的定向移動(dòng)，那么電子從鋅流向銅，還是銅流向鋅？ 學(xué)生：鋅流向銅講：當(dāng)銅上有電子富集時(shí)，又是誰(shuí)得到了電子？ 學(xué)生：溶液中的氫離子 講：整個(gè)放電過(guò)程是：鋅上的電子通過(guò)導(dǎo)線流向用電器，從銅流回原電池，形成電流，同時(shí) 氫離子在正極上得到電子放出氫氣，這就解釋了為什么銅片上產(chǎn)生了氣泡的原因。講：我們知道電流的方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向正好相反， 所

5、以電流的方向是從銅到鋅， 在電學(xué) 上我們知道電流是從正極流向負(fù)極的，所以，鋅銅原電池中，正負(fù)極分別是什么？ 學(xué)生：負(fù)極（ Zn）正極（ Cu）實(shí)驗(yàn)：我們用干電池驗(yàn)證一下我們分析的正負(fù)極是否正確！ 講：我們一般用離子反應(yīng)方程式表示原電池正負(fù)極的工作原理， 又叫電極方程式或電極反應(yīng)。 一般先寫負(fù)極，所以可表示為：負(fù)極（Zn）： Zn 2e = Zn2+（氧化）正極（Cu）: 2H + 2e=還原）講：其中負(fù)極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，即負(fù)氧正還。 注意：電極方程式要注明正負(fù)極和電極材料滿足所有守衡總反應(yīng)是：Zn+2H=Z n2+f f講：原來(lái)一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過(guò)一定的裝置讓

6、氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成 電子的定向移動(dòng)就形成了原電池。轉(zhuǎn)折： 可以看出一個(gè)完整的原電池包括正負(fù)兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液， 及導(dǎo)線。 那么銅鋅原電 池中的正負(fù)極和硫酸電解質(zhì)能否換成其他的物質(zhì)呢？學(xué)生：當(dāng)然能，生活中有形形色色的電池。 過(guò)渡：也就是構(gòu)成原電池要具備怎樣的條件?二、原電池的構(gòu)成條件1活潑性不同的兩電極2、電解質(zhì)溶液3、形成閉合回路（導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液4、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（本質(zhì)條件）思考：鋅銅原電池的正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)？保證鋅銅原電池原理不變，正負(fù)極可換成哪些物質(zhì)？ （ C、Fe、 Sn、 Pb、Ag、Pt、Au 等）問(wèn)：鋅銅原電池中硫酸能換成硫酸鈉嗎？

7、判斷是否構(gòu)成原電池，是的寫出原電池原理。（1） 鎂鋁/硫酸；鋁碳/氫氧化鈉；鋅碳/硝酸銀；鐵銅在硫酸中短路；鋅銅 /水；鋅鐵/乙 醇；硅碳/氫氧化鈉（2） 鋅銅/硫酸（無(wú)導(dǎo)線）；碳碳/氫氧化鈉若一個(gè)碳棒產(chǎn)生氣體 11.2升，另一個(gè)產(chǎn)生 氣體5.6升，判斷原電池正負(fù)極并求鋅片溶解了多少克？設(shè)原硫酸的濃度是1mol/L，體積 為3L，求此時(shí)氫離子濃度。（3 ）銀圈和鐵圈用細(xì)線連在一起懸在水中，滴入硫酸銅，問(wèn)是否平衡？（銀圈下沉）（4）Zn/ZnSO/Cu/CuSO 4鹽橋（充滿用飽和氯化鈉浸泡的瓊脂）（5 ）鐵和銅一起用導(dǎo)線相連插入濃硝酸中鎂和鋁一起用導(dǎo)線相連插入氫氧化鈉中思考：如何根據(jù)氧化還原反

8、應(yīng)原理來(lái)設(shè)計(jì)原電池呢?請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+設(shè)計(jì)成電池:ZnSO46SO 冬此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。其中，用到了鹽橋什么是鹽橋？鹽橋中裝有飽和的 KCI溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出。鹽橋的作用是什么？可使由它連接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上正電，銅鹽溶液會(huì)由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負(fù)電。鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。三、原電池的工作原理：正極反應(yīng)：得到電子（還原反

9、應(yīng)）負(fù)極反應(yīng)：失去電子（氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：正極反應(yīng)+負(fù)極反應(yīng)想一想：如何書寫復(fù)雜反應(yīng)的電極反應(yīng)式？較繁電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-簡(jiǎn)單電極反應(yīng)式例：熔融鹽燃料電池具有高的放電效率，因而受到重視，可用Li 2CCO和NqCO的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀c CQ的混合氣為正極助燃?xì)?，已制得?6500C下工作的 燃料電池，試完成有關(guān)的電極反應(yīng)式：?負(fù)極反應(yīng)式為：2CO+2cO-4e-=4CO2正極反應(yīng)式為：2CQ+Q +4e-=2CQ2-電池總反應(yīng)式：2CQ+O2CQ四、原電池中的幾個(gè)判斷1. 正極負(fù)極的判斷：正極：活潑的一極負(fù)極：不活潑的一極思考：這方法一定正確嗎？2. 電流方向與電子

10、流向的判斷電流方向：正t負(fù)電子流向：負(fù)t正電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷陽(yáng)離子：向正極區(qū)移動(dòng) 陰離子：向負(fù)極區(qū)移動(dòng)練習(xí)：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池?稀0KSE晞師盛稀硫鰲卓濬被 無(wú)水乙醇練習(xí)：某原電池的總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe 3+Fe = 3Fe 2+，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是（）A、正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe（NQ）3 溶液C正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2（SO0 3溶液D正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO溶液練習(xí):宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為 在高溫下，使 HO蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（A. Hb為正極，O為負(fù)極B. 電極反應(yīng)（正極）：C2+2HzO+4e- =4OH-C. 電極反應(yīng)（負(fù)