原電池市賽一等獎

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池人教版選修4·化學(xué)反應(yīng)原理§1原電池§2化學(xué)電源§4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)電化學(xué)基礎(chǔ)§3電解池氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，自發(fā)進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，外界能量推動知識結(jié)構(gòu)一、原電池回顧舊知1、原電池是______________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_______________反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)2、如圖所示，當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)：n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)在外電路：電子由_____極經(jīng)導(dǎo)線流向_____極；在電池內(nèi)部：Cu2離子向_____極移動，SO42-離子向_____極移動負(fù)氧化正還原n－2e-=n2Cu22e-=Cu負(fù)正正負(fù)（可以）（不可以）3判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。不能構(gòu)成的說明原因？（可以）（可以）（可以）（不可以）（可以）（不可以）（2）有兩極（常見的是兩種活動性不同的金屬或金屬和石墨。（3）有電解質(zhì)溶液。（4）形成閉合電路。（1）存在能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。試總結(jié)組成原電池的條件有哪些？一、對鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究提出問題：左圖是原電池，如果用它做電源，實(shí)際上，鋅極上也有金屬銅產(chǎn)生，是如何產(chǎn)生的？對電池效率有何影響？如何改進(jìn)？按如圖實(shí)驗(yàn)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，不再構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。改進(jìn)措施？將鋅片與硫酸銅溶液隔離硫酸鋅溶液硫酸銅溶液上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構(gòu)成原電池呢？思考為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)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？鹽橋中通常裝有含瓊膠的Cl飽和溶液此裝置優(yōu)點(diǎn)：能穩(wěn)定長時(shí)間放電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)生電流？閱讀教材72頁得出結(jié)論鹽橋的作用：（1）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。（2）平衡電荷。在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。n失去電子形成的n2進(jìn)入nSO4溶液，nSO4溶液因n2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。由于鹽橋（如Cl）的存在，其中陰離子Cl-向nSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子則向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幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與Cl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3等代替Cl作鹽橋。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（鋅片）：n－2e-=n2（氧化反應(yīng)）正極（銅片）：Cu22e-=Cu（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式）：nCu2=n2Cu電池符號：n︱nSO4‖CuSO4︱Cu負(fù)極鹽橋正極（1）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。①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)作為正極或它在正極上反應(yīng)，正極從外電路得到電子。②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。二、由兩個半電池組成原電池的工作原理（2）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進(jìn)行，通常左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子。氧化反應(yīng)n-2e=n2銅鋅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H2e-=H2↑陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極2H2e-=H2↑n-2e-=n2n2H=n2H2↑nH2SO4=nSO4H2↑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)）陽離子外電路內(nèi)電路強(qiáng)調(diào)：原電池的工作原理：三、原電池的設(shè)計(jì)1、先用雙線橋法分析氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移情況判斷電極反應(yīng)。2、根據(jù)電極反應(yīng)選取合適的電極材料和電解質(zhì)溶液。一般的思路

利用FeCu2=Fe2Cu，設(shè)計(jì)一個原電池CuFeCuSO4（aqFeSO4（aq化合價(jià)升高失2e-化合價(jià)降低得2e-Cu2Ag=Cu22Ag化合價(jià)升高失2e-化合價(jià)降低得2e-電極：負(fù)極是Cu，正極可以是Ag或C等。電極反應(yīng)式：負(fù)極：Cu–2e-=Cu2正極：2Ag2e-=2Ag電解液：CuNO32溶液、AgNO3溶液利用下面反應(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。CuCCu(NO3)AgNO3該原電池中,鹽橋內(nèi)用什么電解質(zhì)溶液*選用下列材料,試設(shè)計(jì)一個能穩(wěn)定提供電流且電流最強(qiáng)的原電池畫出示意簡圖材料:鐵片、鎂片、銅片、石墨；同濃度的稀硫酸、硫酸銅溶液、硝酸鎂溶液、硫酸鐵溶液、硫酸亞鐵溶液；導(dǎo)線、靈敏電流計(jì)、鹽橋等?？偨Y(jié)1、復(fù)習(xí)回憶了原電池的構(gòu)成。2、進(jìn)一步了解原電池的反應(yīng)原理，正確書寫簡單的電極反應(yīng)式。3、利用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計(jì)了原電池。1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（）CD2、鋅銅原電池產(chǎn)生電流時(shí)，陽離子（）A移向n極，陰離子移向Cu極B移向Cu極，陰離子移向n極C和陰離子都移向n極D和陰離子都移向Cu極B3、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，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的為A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>aB4．由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的L6mol/LH2SO4跟過量鋅粉反應(yīng)，為了加快反應(yīng)進(jìn)行的速率，但又不影響生成氫氣的總量，可采取的措施是A．加熱B．加入適量的醋酸鈉溶液C．加入適量的硫酸銨固體D．加入少量硫酸銅固體ADC兩極附近pH如何變化例2在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是A正極附近的SO42－離子濃度逐漸增大B電子