省級優(yōu)質(zhì)課原電池實(shí)用教案

1、形形色色形形色色(xng xng s s)的電池的電池第1頁/共36頁第一頁，共36頁。復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)(fx)回顧回顧1、原電池是_的裝置。原電池反應(yīng)(fnyng)的本質(zhì)是_反應(yīng)(fnyng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化(zhunhu)為電能氧化還原反應(yīng) 2、如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)：Zn電極是_（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是_（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)；Cu電極是_極，其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)是_反應(yīng)。（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時(shí)： Zn電極是_極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是_反應(yīng)；Cu電極是_極，其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)是_反應(yīng).負(fù)Z

2、n 2e - = Zn 2+氧化正2H+ +2e- =H2還原負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化正Cu2+ + 2e - = Cu還原第2頁/共36頁第二頁，共36頁?！緦?shí)驗(yàn)驗(yàn)證化學(xué)能轉(zhuǎn)化(zhunhu) 為電能的客觀事實(shí)】第3頁/共36頁第三頁，共36頁。3 3、原電池及其工作原理、原電池及其工作原理(yunl) Cu-Zn(yunl) Cu-Zn原電池實(shí)驗(yàn)原電池實(shí)驗(yàn)探究探究 現(xiàn)象銅片鋅片電流表 氣泡(qpo)溶解(rngji)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 導(dǎo)線中有導(dǎo)線中有 通過，通過， 電子從電子從 流向流向 。電流鋅片銅片第4頁/共36頁第四頁，共36頁。負(fù)極正極失電子，氧化反應(yīng)Z

3、n-2e-=Zn2+得電子，還原反應(yīng)2H+ +2e-=H2H+Zn2+SO42- 陽離子:移向正極(zhngj) 陰離子移向負(fù)極(fj) 電子(dinz)流動(dòng)方向：負(fù)極 正極電流方向：正極負(fù)極第5頁/共36頁第五頁，共36頁。氧化還原反應(yīng)(fnyng)（本質(zhì)：反應(yīng)(fnyng)物之間有電子轉(zhuǎn)移）負(fù)極負(fù)極（還原性）（還原性）還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)正極正極（氧化性）（氧化性） 失失e 得得e電子電子e電流電流結(jié)論把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(fn ki)在不同的區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流第6頁/共36頁第六頁，共36頁。（可以(ky)）（可以(ky)）（可以(ky)）（

4、不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？第7頁/共36頁第七頁，共36頁。形成條件二：電極(dinj)需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須(bx)形成閉合回路（可以(ky)）（不可以）（可以）（不可以）第8頁/共36頁第八頁，共36頁。（1）有兩種活動(dòng)性不同(b tn)的金屬（或一 種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。 （2）電極材料(cilio)均插入電解質(zhì)溶液中。（3）兩極相連形成(xngchng)閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還 原反應(yīng)。4 4、組成原電池的條件、組成原電池的條件第9頁/共36

5、頁第九頁，共36頁。一、對鋅銅原電 池工作原理(yunl)的進(jìn)一步探究提出問題(wnt)： 左圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？第10頁/共36頁第十頁，共36頁。造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時(shí)間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在負(fù)極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再(b zi)構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。改進(jìn)改進(jìn)(gijn)措施？措施？將鋅

6、片與硫酸銅溶液將鋅片與硫酸銅溶液(rngy)隔離隔離第11頁/共36頁第十一頁，共36頁。硫酸鋅溶液硫酸鋅溶液(rngy)硫酸銅溶液硫酸銅溶液(rngy)上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構(gòu)成原電池呢？怎樣才能構(gòu)成原電池呢？第12頁/共36頁第十二頁，共36頁。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)(shj)如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？鹽橋中通常鹽橋中通常(tngchng)(tngchng)裝有含瓊膠的裝有含瓊膠的KClKCl飽和溶飽和溶液液此裝置此裝置(zhungzh)(zhungzh)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能穩(wěn)定長時(shí)間放電能穩(wěn)定長時(shí)間

7、放電第13頁/共36頁第十三頁，共36頁。鹽橋在此的作用是什么？改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生(chnshng)電流？閱讀(yud)教材72頁得出結(jié)論鹽橋的作用：（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路(tngl)，代替兩溶液直接接觸。（2）平衡電荷。第14頁/共36頁第十四頁，共36頁。在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路(tngl)是靠離子遷移完成的。Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對較多而帶負(fù)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。第15頁/

8、共36頁第十五頁，共36頁。 由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)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(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎(jh)完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。第16頁/共36頁第十六頁，共36頁。上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別寫出其中(qzhng)負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。負(fù)極負(fù)極(fj)（鋅片）：（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2

9、+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極正極(zhngj)（銅片）：（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極 鹽橋 正極第17頁/共36頁第十七頁，共36頁。電池反應(yīng)：Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+（離子(lz)(lz)方程式）Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu （化學(xué)方程式）正極正極(zhngj)(zhngj)（銅電極）：（銅電極）：

10、Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu Cu 負(fù)極（鋅電極）：負(fù)極（鋅電極）：Zn - 2e- Zn2+ Zn - 2e- Zn2+ 半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)。氧化反應(yīng)還原反應(yīng)第18頁/共36頁第十八頁，共36頁。5、電解質(zhì)溶液和電極(dinj)材料的選擇活潑性不同 的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極(zhngj)金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極(zhngj)金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，PbO2作正極(zhngj)惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（2）電池的電極材料(cilio)必須能導(dǎo)電（1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極

11、發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離子。第19頁/共36頁第十九頁，共36頁。7、原電池的正負(fù)極的判斷(pndun)方法電子(dinz)流出的極電子(dinz)流入的極負(fù)極(fj)正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量減少的電極負(fù)極正極正極負(fù)極有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極 宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極正極（工作后）（工作后） 微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）第20頁/共36頁第二十頁，共36頁。(1)比較金屬(jnsh)活

12、動(dòng)性強(qiáng)弱。：例1 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（ ）A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶 解，甲上有H2氣放出(fn ch)；B.在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C8、原電池原理(yunl)應(yīng)用第21頁/共36頁第二十一頁，共36頁。(2)比較反應(yīng)(fnyng)速率快慢例例2 ：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ）A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；D.純鋅和純鋅和1m

13、ol/L 硫酸的反應(yīng)中加入硫酸的反應(yīng)中加入(jir)幾滴幾滴CuSO4溶液。溶液。D第22頁/共36頁第二十二頁，共36頁。(3)比較(bjio)金屬腐蝕的快慢例3：下列各情況，在其中(qzhng)Fe片腐蝕由快到慢的順序是(2)(1)(3)第23頁/共36頁第二十三頁，共36頁。例4：下列裝置中四塊相同(xin tn)的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)第24頁/共36頁第二十四頁，共36頁。(4)判斷溶液(rngy)pH值變化例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4 溶液(rngy)的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收

14、集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為_ mol,溶液(rngy)的pH值為_？（溶液(rngy)體積變化忽略不計(jì)）0.2解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 0.015根據(jù)電極(dinj)反應(yīng)：正極：負(fù)極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：2 2 22.4x y 0.168解：0.20.1252c(H+)余2H+ 2eH23.40.0154 -0.6 3.4 第25頁/共36頁第二十五頁，共36頁。1、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極(dinj)反應(yīng)。2、根據(jù)電極(dinj)反應(yīng)

15、確定合適的電極(dinj)材料和電解質(zhì)溶液 原電池的設(shè)計(jì) 利用(lyng)Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價(jià)升高(shn o) 失2e- 化合價(jià)降低 得2e-第26頁/共36頁第二十六頁，共36頁。思考(sko)討論： 利用此氧化還原反應(yīng)來設(shè)計(jì)原電池，寫出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價(jià)降低(jingd)得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價(jià)升高(shn o)失2e-第27頁/共36頁第二十七頁，共36頁。CuCCuCl2FeCl3裝置(zhungzh)圖離子

16、離子(lz)方程式方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+第28頁/共36頁第二十八頁，共36頁?；瘜W(xué)電池的組成化學(xué)電池的組成(z chn)組成負(fù)極正極電解質(zhì) 電極材料電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)電子流向反應(yīng)類型能導(dǎo)電能導(dǎo)電(dodin)的物質(zhì)的物質(zhì)還原性較強(qiáng)的物還原性較強(qiáng)的物質(zhì)質(zhì)(wzh)(多多是金屬電極本身是金屬電極本身)氧化性較強(qiáng)氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)的物質(zhì)酸溶液酸溶液堿溶液堿溶液鹽溶液鹽溶液或或熔融液熔融液流出電子流出電子流入電子流入電子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)第29頁/共36頁第二十九頁，共36頁。1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生(fshng)偏轉(zhuǎn)的是（ ）3第30頁/共36

17、頁第三十頁，共36頁。2、鋅銅原電池產(chǎn)生(chnshng)電流時(shí)，陽離子（ ）A 移向Zn 極，陰離子移向Cu 極B 移向Cu 極，陰離子移向Zn 極C 和陰離子都移向Zn極D 和陰離子都移向Cu 極B第31頁/共36頁第三十一頁，共36頁。3、把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成(z chn)原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B第32頁/共36頁第三十二頁，共

18、36頁。4、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(xio xn)的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右(zuyu)搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)C. 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D第33頁/共36頁第三十三頁，共36頁。Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價(jià)升高(shn o)失2e-化合價(jià)降低(jingd)得2e-電極：負(fù)極(fj)是Cu，正極可以是Ag或C等。 電極反應(yīng)式：負(fù)極：Cu 2e- = Cu(NO3)Cu2+ 正極：2Ag+ + 2e- = 2 Ag電解液：電解液： Cu(NO3)2 、AgNO3 5、利用下面反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池選擇電極材料和電解、利用下面反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池選擇電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖。質(zhì)溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖。CuCAgNO3第34頁/共36頁第三十四頁，共36頁。1.某原電池總反應(yīng)(fnyng)式為：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)(fnyng)的原電池是( )2.將鎂片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時(shí)插入稀H2SO4和NaOH溶液中，寫出兩池中的電極反應(yīng)(fnyng)式和電池反應(yīng)(fnyng)式。ABCD電極材料電極材料Cu、ZnCu、AgC