魯科版選修4 第一單元第三節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池（第1課時(shí)） 課件（42張）.pptx

第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池第1課時(shí)原電池的工作原理 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解原電池及工作原理掌握化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)原理為人類提供能量的重要性 增強(qiáng)創(chuàng)新意識 一 銅鋅原電池的實(shí)驗(yàn)探究1 裝置 有兩種活潑性不同的金屬 或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物 作電極 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中 兩極相連形成閉合電路 1 內(nèi)部條件 能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 2 外部條件 構(gòu)成原電池的條件 討論1 以下哪些裝置可以形成原電池 2 鹽橋 1 成分 kcl飽和溶液 2 離子移動方向 cl 移向溶液 k 移向溶液 3 作用 使兩個(gè)半電池溶液連成一個(gè)通路 使兩溶液保持電中性 znso4 cuso4 3 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) 減少 減少 增加 增加 4 實(shí)驗(yàn)分析及電極反應(yīng) 失電子 負(fù)極 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 溶液中cu2 得電子 正極 cu2 2e cu zn zn2 2e 負(fù)極 正極 二 原電池1 定義 將轉(zhuǎn)化為的裝置 2 構(gòu)成條件 1 由兩種活潑性不同的金屬或由金屬和非金屬作電極 一般較活潑金屬作 較不活潑金屬或非金屬作 2 兩電極必須同時(shí)浸在中 3 兩電極之間要用導(dǎo)線 或鹽橋 形成 4 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) 有明顯電流產(chǎn)生時(shí)需具備此條件 化學(xué)能 電能 負(fù)極 正極 電解質(zhì)溶液 閉合回路 氧化反應(yīng) zn 2e zn2 銅鋅原電池 電解質(zhì)溶液h2so4 失e 沿導(dǎo)線傳遞 有電流產(chǎn)生 還原反應(yīng) 2h 2e h2 陰離子 陽離子 總反應(yīng) 負(fù)極 正極 2h 2e h2 zn 2e zn2 zn 2h zn2 h2 zn h2so4 znso4 h2 離子方程式 化學(xué)方程式 電極反應(yīng) 正極 負(fù)極 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 陽離子 原電池原理 外電路 內(nèi)電路 3 工作原理 以銅鋅原電池為例 3 原電池的工作原理 鋅片 zn 2e zn2 氧化反應(yīng) 銅片 2h 2e h2 還原反應(yīng) 電子由鋅片經(jīng)外電路流向銅片 負(fù)極 正極 zn 2h zn2 h2 負(fù)極 正極 電子流向 負(fù)極上還原性較強(qiáng)的物質(zhì)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極 正極上氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)得到電子發(fā)生還原反應(yīng) cu zn zn2 h h so42 a e 原電池的工作原理示意圖 開放探究 1 構(gòu)成原電池的化學(xué)反應(yīng)有何特點(diǎn) 2 如何用反應(yīng)2fe3 fe 3fe2 設(shè)計(jì)原電池 提示 1 必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 發(fā)生的反應(yīng)必定是放熱反應(yīng) 即反應(yīng)的焓變小于零 2 其他答案合理也可 正 負(fù)極的判斷1 由組成原電池的電極材料判斷 一般是活潑的金屬為負(fù)極 活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極 2 根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷 電流是由正極流向負(fù)極 電子流動方向是由負(fù)極流向正極 3 根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動方向判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi) 陽離子移向的極是正極 陰離子移向的極是負(fù)極 4 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng) 5 根據(jù)電極是否被溶解判斷 被溶解的電極為負(fù)極 增重或有氣泡產(chǎn)生的電極為正極 原電池正負(fù)極判斷 1 由組成原電池的電極材料判斷一般 負(fù)極 的金屬正極 的金屬或?qū)w 以及某些金屬氧化物可以理解成 與電解質(zhì)溶液反應(yīng) 練習(xí) mg al h2so4中是正極 是負(fù)極mg al naoh中是正極是負(fù)極 mg al al mg 活潑性較強(qiáng) 活潑性較弱 非金屬 負(fù)極 1 由組成原電池的電極材料判斷 2 根據(jù)電子 電流 流動的方向判斷電子 由流出 流入 電流 由流出 流入 負(fù)極 正極 正極 負(fù)極 1 由組成原電池的電極材料判斷 2 根據(jù)電子 電流 流動的方向判斷 3 根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷負(fù)極 電子 發(fā)生反應(yīng)正極 電子 發(fā)生反應(yīng) 失 得 氧化 還原 1 由組成原電池的電極材料判斷 2 根據(jù)電子 電流 流動的方向判斷 3 根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷 4 根據(jù)電解質(zhì)溶液離子移動的方向判斷陰離子 向極移動 負(fù)極帶正電荷 陽離子 向極移動 正極帶負(fù)電荷 負(fù) 正 1 由組成原電池的電極材料判斷 2 根據(jù)電子 電流 流動的方向判斷 3 根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷 4 根據(jù)電解質(zhì)溶液離子移動的方向判斷 5 根據(jù)電極現(xiàn)象來判斷負(fù)極 正極 犧牲 溶解 增重 氣泡 1 由組成原電池的電極材料判斷 2 根據(jù)電子 電流 流動的方向判斷 3 根據(jù)電極反應(yīng)類型判斷 4 根據(jù)電解質(zhì)溶液離子移動的方向判斷 5 根據(jù)電極現(xiàn)象來判斷 6 燃料電池中燃料在反應(yīng)氧化劑在反應(yīng) 負(fù)極 正極 交流 研討 如何改進(jìn)原電池裝置 鹽橋的作用 1 形成閉合回路 2 平衡電荷 znso4溶液 cuso4溶液 鹽橋中裝有飽和的kcl溶液和瓊脂制成的膠凍 膠凍的作用是防止管中溶液流出 觀察與思考 改進(jìn)后的原電池裝置有哪些優(yōu)點(diǎn) 2 提高了能量轉(zhuǎn)化率 化學(xué)能 電能 3 能夠防止裝置中化學(xué)能的自動釋放 自放電 1 能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流 啟示 氧化劑和還原劑不直接接觸也能發(fā)生反應(yīng) 基于鹽橋的作用 可以對上述原電池裝置加以改進(jìn)設(shè)計(jì)成化學(xué)電源 4 電極反應(yīng)式的書寫方法 2 復(fù)雜反應(yīng)式的書寫 1 一般電極反應(yīng)式的書寫 把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)行 再以適當(dāng)方式連接 可以獲得電流 注 在這類電池中 用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極 負(fù)極向外電路提供電子 用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極 正極從外電路得到電子 在原電池的內(nèi)部 兩極浸在電解質(zhì)溶液中 并通過陰陽離子的定向運(yùn)動而形成內(nèi)電路 用導(dǎo)線和鹽橋分別將兩個(gè)半電池連接在一起 二 由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理 練習(xí) 根據(jù)反應(yīng) zn cuso4 znso4 cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池裝置 標(biāo)出電極材料和電解質(zhì)溶液 寫出電極反應(yīng)方程式 負(fù)極 zn 2e zn2 正極 cu2 2e cu 設(shè)計(jì)鹽橋原電池的思路 zn 2ag zn2 2ag 1 根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng) 2 根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液 3 外電路用導(dǎo)線連通 可以接用電器 4 內(nèi)電路是將電極浸入電解質(zhì)溶液中 并通過鹽橋溝通內(nèi)電路 1 利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池 2 改變化學(xué)反應(yīng)速率 如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣 3 進(jìn)行金屬活動性強(qiáng)弱比較 4 電化學(xué)保護(hù)法 即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù) 如在鐵器表面鍍鋅 三 原電池原理的主要應(yīng)用 5 解釋某些化學(xué)現(xiàn)象 同步練習(xí) 1 在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是 a h2so4 aq bacl2 aq 2hcl aq baso4 s h 0b 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o l h 0c 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 0d 3cu s 8hno3 aq 3cu no3 2 aq 2no g 4h2o l h 0 解析 用于設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一般為放熱的 可以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) 所以a不能 因?yàn)閍為復(fù)分解反應(yīng) 是非氧化還原反應(yīng) 答案 a 2 將銅和鋅用導(dǎo)線連接插入到鹽酸中 關(guān)于該裝置的敘述 正確的是 a 鋅是負(fù)極 銅的表面有氣泡b 電子從銅極經(jīng)外電路流向鋅極c 溶液中cl 向銅極移動d 溶液的ph基本沒有變化 解析 b項(xiàng)鋅失去電子 電子從負(fù)極流向正極 電流方向與電子流向相反 b錯(cuò) 原電池中陰離子流向負(fù)極 c錯(cuò) h 在正極得電子生成h2 所以溶液中h 濃度降低 ph增大 答案 a 333 3關(guān)于下圖所示的原電池 下列說法正確的是 a 電子從鋅電極通過電流表流向銅電極b 鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移c 鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng) 銅電極發(fā)生還原反應(yīng) 其電極反應(yīng)是2h 2e h2 d 取出鹽橋后 電流表仍會偏轉(zhuǎn) 銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變 解析答案 解析鋅片作負(fù)極 銅片作正極 電子從負(fù)極流向正極 a選項(xiàng)正確 鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動 b選項(xiàng)錯(cuò)誤 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 銅電極發(fā)生的反應(yīng)為cu2 2e cu c選項(xiàng)錯(cuò)誤 取出鹽橋后不能形成原電池 銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加 d選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案a 1 2 3 4 4 在下圖中的8個(gè)裝置中 屬于原電池的是 解析 構(gòu)成原電池要有四個(gè)基本條件 a 電解質(zhì)溶液 b 兩個(gè)電極 其中一個(gè)相對較活潑 另一個(gè)相對較不活潑 兩個(gè)電極直接或間接地連接在一起 并插入電解質(zhì)溶液中 c 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) d 形成閉合回路 符合條件 答案 5 依據(jù)氧化還原反應(yīng) 2ag aq cu s cu2 aq 2ag s 設(shè)計(jì)的原電池如圖所示 電極x的材料是 電解質(zhì)溶液y是 銀電極為電池的極 發(fā)生的電極反應(yīng)為 x電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 外電路中的電子是從電極流向電極 cu agno3 正 ag e ag cu 2e cu2 cu ag 4 6 由a b c d四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 解析答案 1 2 3 4 7 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題 1 裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是 2 裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是 3 裝置丙中溶液的