原電池公開(kāi)課人教化學(xué)選修PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1原電池公開(kāi)課人教化學(xué)選修原電池公開(kāi)課人教化學(xué)選修原電池原電池溫故知新溫故知新1、原電池：原電池：把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置。的裝置。2、構(gòu)成原電池的條件、構(gòu)成原電池的條件原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)。第1頁(yè)/共30頁(yè)Cu Zn2e-Cu2+2e-Cu2+CuCuZn2+CuSO4溶液溶液Zn2+第2頁(yè)/共30頁(yè)原理分析原理分析總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu2.電子流向電子流向：負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，陽(yáng)離子在正極得電子：負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，陽(yáng)離子在正極得電子3.離子流向離子流向：陰離子：陰離子 負(fù)極，陽(yáng)離子負(fù)極

2、，陽(yáng)離子 正極正極1.電極反應(yīng)電極反應(yīng)：負(fù)極：負(fù)極： 較活潑的金屬較活潑的金屬 失去電子失去電子 發(fā)生氧化反應(yīng)；發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：正極：不活潑的金屬或非金屬不活潑的金屬或非金屬 得到電子得到電子 發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)第3頁(yè)/共30頁(yè)稀硫稀硫酸酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn2+總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)（還原反應(yīng)）鋅片：鋅片：銅片：銅片：Cu-Zn原電池工作原原電池工作原理理負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：第4頁(yè)/共30頁(yè)例例1. 1.下列裝置中能組成原電池的是下列裝置中能組成原電池的是( ( ) )AZnCu

3、H2SO4CuZnA酒精酒精A BZnH2SO4ACuH2SO4C DACuCuH2SO4第5頁(yè)/共30頁(yè)ABCD正極正極ZnCuCuFe負(fù)極負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl第6頁(yè)/共30頁(yè)例例3.3.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu練習(xí)練習(xí). .由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液的 pH( )pH

4、( )A A、不變、不變 B B、先變大后變小、先變大后變小 C C、逐漸變大、逐漸變大 D D、逐漸變小、逐漸變小第7頁(yè)/共30頁(yè)判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式. .( () )( () )( () )( () )( () )第8頁(yè)/共30頁(yè)2H2H+ + + 2e+ 2e- -H H2 2負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：正極正極： Zn Zn 2e2e- -ZnZn2+2+Zn+2HZn+2H+ +ZnZn2+2+H+H2 2 書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě)電極方程式

5、電極方程式方法：方法：1. 1. 確定負(fù)極材料和得電子的物質(zhì)，確定正負(fù)極確定負(fù)極材料和得電子的物質(zhì)，確定正負(fù)極產(chǎn)物產(chǎn)物2 2、利用、利用電荷守恒電荷守恒寫(xiě)出電極反應(yīng)式寫(xiě)出電極反應(yīng)式Zn-Ag-稀硫酸原電池稀硫酸原電池第9頁(yè)/共30頁(yè)負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4Zn-Cu-稀鹽酸原電池稀鹽酸原電池Fe-Ag-CuSO4原電池原電池第10頁(yè)/共30頁(yè) 把把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)

6、線四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，相連時(shí)，a為負(fù)極；為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d到到c；a、c相連時(shí)，相連時(shí)，c極上產(chǎn)極上產(chǎn)生大量氣泡，生大量氣泡，b、d相連時(shí)，相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，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11頁(yè)/共30頁(yè) 請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + CuFe + Cu2+2+ = Cu + Fe = Cu

7、+ Fe2+2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：、電解液： 。2、電極材、電極材料：料： 正極正極 ，負(fù)極，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ：負(fù)極負(fù)極: .正極正極: . 1 1、電解液：、電解液： 硫酸銅、氯化銅、硝硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液酸銅等可溶性銅鹽溶液 2 2、電極材料：、電極材料： 負(fù)極：鐵，負(fù)極：鐵， 正極：銅、石墨或比正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬鐵不活潑的其他金屬 原電池的設(shè)計(jì)原電池的設(shè)計(jì) Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu 第12頁(yè)/共30頁(yè)問(wèn)題問(wèn)題：下圖是我們?cè)诒匦尴聢D是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過(guò)的鋅片和銅片與中

8、學(xué)習(xí)過(guò)的鋅片和銅片與CuSO4構(gòu)成的原電池，如果用它做電源，不但效率低，構(gòu)成的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用而且時(shí)間稍長(zhǎng)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？這是什么原因造成的呢？ 原原 電電 池池原因原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，會(huì)有銅在鋅片表面析出接接觸，會(huì)有銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在鋅表面析出，致使向步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成表面完全被銅覆蓋后，

9、不再構(gòu)成原電池，也就沒(méi)有電流產(chǎn)生。原電池，也就沒(méi)有電流產(chǎn)生。CuSO4 溶溶液液第13頁(yè)/共30頁(yè) 2 2、鹽橋的作用：、鹽橋的作用：（1 1）使兩溶液保持電中性）使兩溶液保持電中性，。（2 2）形成閉合回路）形成閉合回路 雙液原電池雙液原電池1、鹽橋中裝有飽和的、鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出膠凍的作用是防止管中溶液流出。 K+和和Cl-能在膠凍內(nèi)自由移動(dòng)。能在膠凍內(nèi)自由移動(dòng)。 3 3、雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：、雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)：第14頁(yè)/共30頁(yè)鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個(gè)裝置）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路構(gòu)成通路，代替兩溶液直接

10、接觸，代替兩溶液直接接觸。得出結(jié)論得出結(jié)論 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴(kuò)溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子散和遷移，陽(yáng)離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)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到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來(lái)。幾乎完全沉淀下來(lái)。若若電電解質(zhì)溶液與解質(zhì)溶液與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可

11、用溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。（2 2）平衡電荷平衡電荷。 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完靠離子遷移完成成的。的。取出鹽橋，取出鹽橋，ZnZn失去電子形成的失去電子形成的ZnZn2+2+進(jìn)入進(jìn)入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶溶液因液因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時(shí)，增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+ 變?yōu)樽優(yōu)镃u Cu ，使得，使得 SOSO4 42-2-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這相對(duì)較

12、多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。第15頁(yè)/共30頁(yè)由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理（1）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同區(qū)域進(jìn)行，再）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開(kāi)在不同區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。在這類(lèi)電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極在這類(lèi)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。極從外電路得到電子。在原

13、電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過(guò)陰在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過(guò)陰陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。（2 2）探究）探究組成原電池的條件組成原電池的條件用導(dǎo)線和鹽橋分別將兩個(gè)半電池連接在一起用導(dǎo)線和鹽橋分別將兩個(gè)半電池連接在一起第16頁(yè)/共30頁(yè)Zn+2Ag+=Zn2+2Agu根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液和電解質(zhì)溶液u外電路外電路用導(dǎo)線連通，可以接用電器用導(dǎo)線連通，可以接用電器u內(nèi)電路內(nèi)電路是將電極浸入電解質(zhì)溶液中是將電極浸入電解質(zhì)溶液中，并通過(guò)，并通過(guò)鹽橋鹽橋溝通內(nèi)電路溝通內(nèi)電路第17頁(yè)/共30頁(yè)能產(chǎn)

14、生穩(wěn)定、持續(xù)電流的原能產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)電流的原電池應(yīng)具備什么條件？電池應(yīng)具備什么條件？1.1.要有導(dǎo)電性不同的兩個(gè)電極要有導(dǎo)電性不同的兩個(gè)電極2.2.兩個(gè)半反應(yīng)在不同的區(qū)域進(jìn)兩個(gè)半反應(yīng)在不同的區(qū)域進(jìn)行行3.3.用導(dǎo)線和鹽橋分別將兩個(gè)半用導(dǎo)線和鹽橋分別將兩個(gè)半電池連接在一起電池連接在一起小結(jié)小結(jié)第18頁(yè)/共30頁(yè)雙液原電池的工作原理雙液原電池的工作原理鹽橋中鹽橋中Cl-向鋅鹽方向移動(dòng)，向鋅鹽方向移動(dòng)，K+向銅鹽方向移動(dòng)，使向銅鹽方向移動(dòng)，使Zn鹽和鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從從Zn極流向極流向Cu極，使電流持續(xù)傳導(dǎo)。極，使電流持續(xù)傳導(dǎo)?？偡磻?yīng)：

15、總反應(yīng)：Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu兩個(gè)原電池裝置兩個(gè)原電池裝置本質(zhì)上本質(zhì)上是是完全相同的。完全相同的。第19頁(yè)/共30頁(yè)原電池的工作原理練習(xí)：練習(xí)： 為了獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流為了獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流,如何將由如何將由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖組成的原電池（如左下圖）進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？）進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZn Cu第20頁(yè)/共30頁(yè)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 設(shè)計(jì)成一個(gè)設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置CuCuSO4AgAgNO3第21頁(yè)/共

16、30頁(yè)利用反應(yīng)利用反應(yīng)Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 ， 設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫(huà)出原電池的示意圖，使用鹽橋），畫(huà)出原電池的示意圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)。并寫(xiě)出電極反應(yīng)。 (+)(-) G Cu Pt FeCl3溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Cu）：）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽鹽橋橋Cu C CuCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 原電池的原電池的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)第22頁(yè)/共30頁(yè)練習(xí)練習(xí)1. 在盛有稀在盛有稀H2SO4的燒

17、杯中放入的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是正確的是( )(A)正極附近的正極附近的SO42 離子濃度逐漸增大離子濃度逐漸增大 (B)電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片(C)正極有正極有O2逸出逸出 (D)銅片上有銅片上有H2逸出逸出D鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)第23頁(yè)/共30頁(yè)練習(xí)練習(xí)2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根、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；小心的向燒棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)

18、象是( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜第24頁(yè)/共30頁(yè)練習(xí)練習(xí)3. 依據(jù)氧化還原反應(yīng)：依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。所示。鹽橋鹽橋XYACuSO4溶液溶液電流計(jì)電流計(jì)Ag請(qǐng)回答下列問(wèn)題：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極電極X的材料是的材料是_；電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液Y是是_；(2)銀電極為電池的銀電極為電池的_極，極，發(fā)生的電極反應(yīng)為發(fā)生的電極反應(yīng)為

19、_X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；(3)外電路中的電子是從外電路中的電子是從_電極流向電極流向_電極。電極。銅銅(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age = AgCu -2e = Cu2負(fù)負(fù)(Cu)正正(Ag)第25頁(yè)/共30頁(yè)1.在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃溶液的濃度為度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝置若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到中共收集到 0.168L升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子為為 mol,溶液的溶液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）（溶液體積變化忽略不計(jì)）0.2解得解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根據(jù)電極反應(yīng)：根據(jù)電極反應(yīng)：正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015拓展提高拓展提高第26頁(yè)/共30頁(yè)2.2.市場(chǎng)上出售的市場(chǎng)上出售的“熱敷袋熱敷袋”