原電池的工作原理(上課)

1、一、原電池一、原電池1、原電池：、原電池：2、原電池工作原理：、原電池工作原理：氧化氧化還原反應(yīng)還原反應(yīng)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。判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，思考原電池的構(gòu)成條件。判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，思考原電池的構(gòu)成條件。練習(xí)練習(xí)CuCH2SO4Zn Cu形成原電池的形成原電池的一般一般條件條件（0 0）前提）前提條件：有條件：有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)自發(fā)的氧化還原反應(yīng) （1 1）有兩種）有兩種活潑性不同活潑性不同的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料作電極作電極 ( (不同的金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體）不同的金屬或金屬與非金屬導(dǎo)體）（2 2）兩個(gè)電極必須插入）兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶

2、液電解質(zhì)溶液中中（3 3）兩極相連形成）兩極相連形成閉合回路閉合回路 （用導(dǎo)線連接或電（用導(dǎo)線連接或電極直接接觸）極直接接觸）CuZn練習(xí)：結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池。練習(xí)：結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池。 CuSO4 ZnSO4 【小組討論【小組討論】根據(jù)根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2+Cu設(shè)計(jì)一個(gè)銅、鋅原電池。設(shè)計(jì)一個(gè)銅、鋅原電池。指出所選用的電解質(zhì)溶液，寫出該原電池的兩電極指出所選用的電解質(zhì)溶液，寫出該原電池的兩電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式。畫出原電池的構(gòu)造圖。反應(yīng)式、總反應(yīng)式。畫出原電池的構(gòu)造圖。正極正極（銅電極）：（銅電極）：還原還原反應(yīng)反應(yīng) Cu2+ +

3、 2e- = Cu 負(fù)極負(fù)極（鋅電極）：（鋅電極）：氧化氧化反應(yīng)反應(yīng) Zn - 2e- = Zn2+電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+ZnCu CuSO4二、原電池的設(shè)計(jì)二、原電池的設(shè)計(jì)例：例：利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e- =Fe2+ 正極：正極：Cu2+ +2e- =Cu Fe CuCuSO4 練習(xí)：練習(xí)： 利用利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。個(gè)原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。正極：正極

4、：2Fe32e- =2Fe2+ 負(fù)極：負(fù)極：Cu-2e- =Cu2+CCu FeCl3三、三、原電池的正負(fù)極的判斷方法原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)（根據(jù)電子流動(dòng)方向方向）電子流電子流出出的極的極電子流電子流入入的極的極負(fù)極負(fù)極正極正極 較較活潑活潑的電極材料的電極材料較較不活潑不活潑的電極材料的電極材料 質(zhì)量增加質(zhì)量增加的電極的電極工作后工作后 質(zhì)量減少質(zhì)量減少的電極的電極負(fù)極負(fù)極正極正極正極正極負(fù)極負(fù)極工作后，有工作后，有氣泡冒出氣泡冒出的電極為正極的電極為正極發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)的極反應(yīng)的極發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)的極反應(yīng)的極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材

5、料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極負(fù)極正極正極練習(xí)練習(xí): X、Y、Z、W四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中,用導(dǎo)用導(dǎo)線連接線連接,可以組成原電池可以組成原電池,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閯t四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開(kāi)ZYXW四、四、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫1 1、確定原電池正負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的、確定原電池正負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，物質(zhì)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還

6、原反應(yīng)2 2、重視介質(zhì)是否參加反應(yīng)，注意兩極得失電子、重視介質(zhì)是否參加反應(yīng)，注意兩極得失電子總數(shù)相等總數(shù)相等3 3、將兩極電極反應(yīng)式相加即得原電池的總反應(yīng)、將兩極電極反應(yīng)式相加即得原電池的總反應(yīng)式式練習(xí)：結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，判斷練習(xí)：結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池。下列裝置能否構(gòu)成原電池。 原電池工作原理原電池工作原理 根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液陽(yáng)離子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極負(fù)極 正極正極還原反應(yīng)還原反應(yīng)電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陰離子-1.1.如圖裝置，電流表如圖裝置，電流表G G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A A極逐漸極逐漸變粗

7、，變粗，B B極逐漸變細(xì)，極逐漸變細(xì)，C C為電解質(zhì)溶液，則為電解質(zhì)溶液，則A A、B B、C C應(yīng)是下列各組中的哪一組（應(yīng)是下列各組中的哪一組（ ） A A、A A是鋅，是鋅，B B是銅，是銅，C C為稀為稀H H2 2SOSO4 4 B B、A A是銅，是銅，B B是鋅，是鋅，C C為稀硫酸為稀硫酸 C C、A A是鐵，是鐵，B B是銀，是銀，C C為為AgNOAgNO3 3溶液溶液 D D、A A是是AgAg，B B是鐵，是鐵，C C為為AgNOAgNO3 3溶液溶液 G CABD D問(wèn)題解決問(wèn)題解決負(fù)極：負(fù)極：2 Al+ 8OH6e- =2Al O2 +4H2O 正極：正極：6H+ +

8、 6 e- =3 H2總：總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 稀 硫 酸負(fù)極：負(fù)極： Mg 2e- = Mg2+ 正極：正極： 2H+ + 2e- = H2總：總：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 不同的介質(zhì)不同的介質(zhì) 不同的電極反應(yīng)不同的電極反應(yīng) 負(fù)極：負(fù)極： Fe 2e- = Fe2+正極：正極： 2H+ + 2e- = H2總：總：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 稀稀 硫硫 酸酸FeCu稀 硫 酸FeCuNaCl溶液溶液負(fù)極：負(fù)極： 2Fe 4e- = 2Fe2+正極：正極： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-總：總：2Fe + 2H

9、2O + O2 = 2Fe(OH)2 不同的介質(zhì)不同的介質(zhì) 不同的電極反應(yīng)不同的電極反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極： Cu 2e- = Cu 2+ 正極：正極： 4H+ +2NO3 + 2 e- = 2NO2 + 2H2O總：總：Cu + 4H+ +2NO3= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O稀H2SO4負(fù)極：負(fù)極：2 Al 6e- =2Al 3+ 正極：正極： 6H+ + 6e- =3 H2總：總：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 練習(xí)：練習(xí)：1、下列關(guān)于下圖所示原電池的說(shuō)法正確的是下列關(guān)于下圖所示原電池的說(shuō)法正確的是A 鋁片為正極鋁片為正極B 正極上有正極上有H2產(chǎn)生產(chǎn)生C Al是電

10、池的負(fù)極，開(kāi)始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色是電池的負(fù)極，開(kāi)始工作時(shí)溶液中會(huì)立即有白色沉淀析出沉淀析出D 當(dāng)轉(zhuǎn)移當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04 mol e- 時(shí)，產(chǎn)生時(shí)，產(chǎn)生 0.01 mol O2 CuB、C 5.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；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；反應(yīng)制取氫氣；1.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；3.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極電化學(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。而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。原電池原電池的主要應(yīng)用：的主要應(yīng)用：4.解

11、釋某些化學(xué)現(xiàn)象解釋某些化學(xué)現(xiàn)象(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例例1：下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(2)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例2 ： 下列制氫氣

12、的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：例例4：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速片，放置一段

13、時(shí)間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例5：在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到集到 0.168L升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子為升氣體，則流過(guò)導(dǎo)線的電子為 mol,溶液的溶液的pH值變值變_(填填“變大變大”、“變變小小”、“不變不變”)？（溶液體積變化忽略不計(jì)）？（溶液體積變化忽略不計(jì)）變變大大0.015原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(5)原電池原理的綜合應(yīng)用原電池原理的綜合應(yīng)用例例6：市場(chǎng)上出售的：市場(chǎng)上出售的“熱敷袋熱敷袋”的主要成分為鐵屑、的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋熱敷袋”啟啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開(kāi)用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開(kāi)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在?，F(xiàn)有大量