人教版高中化學(xué)選修4：化學(xué)反應(yīng)原理 　原電池-“江南聯(lián)賽”一等獎

第一節(jié)原電池第一頁，共二十七頁。一、科學(xué)家的故事

1801年的巴黎，在法國科學(xué)院意大利科學(xué)家伏打演示了他的電池堆實驗；用浸在酸溶液中的鋅板和銅板產(chǎn)生持續(xù)的電流。伏特把氧化還原反應(yīng)分別在不同的區(qū)域內(nèi)進行，減少由于短路產(chǎn)生的熱量，形成了持續(xù)穩(wěn)定的電流。把產(chǎn)生電的裝置微型化，通過開關(guān)，隨用隨制，從而獲得了拿破侖的獎賞；特制金質(zhì)獎?wù)?、一份豐富的養(yǎng)老金，授予他伯爵稱號。溫故知新第二頁，共二十七頁。一、科學(xué)家的故事溫故知新第三頁，共二十七頁。水果電池溫故知新二、沿著科學(xué)家走過的路尋找科學(xué)方法第四頁，共二十七頁。二、沿著科學(xué)家走過的路尋找科學(xué)方法溫故知新蘋果指針指向（填正極√）偏轉(zhuǎn)（填；大、中、小、最小）西紅柿指針指向（填正極）偏轉(zhuǎn)（填：大、中、小、最小）橘子指針指向（正極）偏轉(zhuǎn)（填；大、中、小、最?。〤u--FeCuFeCu-AlCuAlFe-AlFeAlAl--MgALMg結(jié)論同一電解質(zhì)；兩極金屬活潑性差距越大，電流越大?；顫娦詮娊饘伲ㄊル娮樱樨摌O，不活潑金（非）屬為正極（得電子）?！獭獭獭獭獭獭獭獭獭獭獭痰谖屙摚捕唔?。二、沿著科學(xué)家走過的路尋找科學(xué)方法溫故知新1、定義：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2、構(gòu)成原電池的條件（1）有二種活潑性不同的電極

電極可以是金屬或非金屬（碳棒）（2）兩電極處在電解質(zhì)溶液中

（3）形成閉合回路;（4）自發(fā)放熱的氧化還原反應(yīng)。（極、電、路、自發(fā)）必須條件第六頁，共二十七頁。試一試：判斷以下哪些是原電池？②③④⑤⑥①√√√×××第七頁，共二十七頁。三、用科學(xué)家的方法，研究問題電解質(zhì)溶液與電極【實驗2】同一對電極在不同的電解質(zhì)溶液中，電極反應(yīng)如何？利用如圖所示原電池裝置進行實驗，請回答下列問題：【問題1】：實驗中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)兩裝置電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向是否相同？因此有人提出以下觀點，其中正確的是_

．A、金屬活動性鋁比鎂強。B、金屬活動性鎂比鋁強，兩裝置中鎂均為負極。C、僅根據(jù)金屬活動性順序不能準確判斷原電池的正負。D、原電池中的正負極受電解質(zhì)溶液的酸堿性、強氧化性等因素的影響

C、D第八頁，共二十七頁。三、用科學(xué)家的方法研究問題電解質(zhì)溶液與電極【問題2】:有人說，準確判斷原電池的正負極除了可用電流計等儀表測量外，還可以通過觀察現(xiàn)象來判斷，請根據(jù)甲、乙圖中的電極材料及反應(yīng)現(xiàn)象．（設(shè)鎂鋁均為純凈金屬）【問題3】：a、Mg、Al、H2SO4原電池的正、負極是什么？b、Mg、Al、NaOH原電池的正、負極是什么？寫出甲、乙圖中的電極反應(yīng)式：甲圖：①正極：______；②負極：______．乙圖：正極：______；②負極：____

（甲圖）正極：2H++2e-=H2負極；Mg-2e_=Mg2+（乙圖）正極；2H++2e-=H2負極；AL-3e-+4OH_=AlO2-+2H2O第九頁，共二十七頁。溫故知新三、用科學(xué)家的方法研究問題

在判斷一個裝置是否原電池時，應(yīng)該注意三點：（1）不要計較電極的形狀和大?。?）不要計較閉合電路的形成方式，只要讓兩個電極互相連通就行；（3）也不必考慮電解質(zhì)的成份，可以是一種溶質(zhì)，也可以是多種溶質(zhì)的電解質(zhì)溶液；可以是強電解質(zhì)溶液，也可以是弱電解質(zhì)溶液。只要能導(dǎo)電，能發(fā)生氧化還原反應(yīng)就行。第十頁，共二十七頁?！締栴}1】氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)可以分成兩部分，電解質(zhì)溶液能不能可以分開成兩部分？電解質(zhì)的成分怎樣選取更好？H2SO4AH2SO4溶液

ZnSO4溶液

ZnCu電解質(zhì)溶液鹽橋四科學(xué)思路引導(dǎo)完善原電池第十一頁，共二十七頁。四科學(xué)思路引導(dǎo)完善原電池第十二頁，共二十七頁。雙液原電池由鹽橋連接的兩溶液保持電中性，兩個燒杯中的溶液連成一個通路。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路和平衡電荷。四科學(xué)思路引導(dǎo)完善原電池第十三頁，共二十七頁。介紹鹽橋鹽橋中一般裝有飽和的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;K+和Cl-能在膠凍內(nèi)自由移動。四科學(xué)思路引導(dǎo)完善原電池第十四頁，共二十七頁。雙液原電池工作原理

外電路：Zn失去電子沿導(dǎo)線通過電流表進入

銅片內(nèi)電路：Zn原子失去電子成為Zn2+進入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而帶正電，鹽橋中的Cl—會移入ZnSO4溶液；同時Cu2+獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使CuSO4溶液因SO42—相對增加而帶負電，鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，從而形成閉合回路。第十五頁，共二十七頁。

介紹新知負極反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+

正極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu

電池總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

鋅半電池銅半電池負極(Zn):正極(Cu):總反應(yīng)：Zn+Cu2+

=Zn2+

+Cu

Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu硫酸銅溶液效率不高，電流在較短時間內(nèi)就會衰減效率高，能得到持續(xù)、穩(wěn)定的電流第十六頁，共二十七頁。氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+鋅銅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)Cu2++2e-=Cu陰離子陽離子總反應(yīng)：負極正極Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子外電路內(nèi)電路你學(xué)到什么？第十七頁，共二十七頁。練一練第十八頁，共二十七頁。五、原電池設(shè)計聯(lián)系實際【問題過渡】：

格林太太患有齲齒，早些年裝了一顆鋼的假牙，這幾年家庭富裕，格林太太又裝一顆金牙，格林太太好了牙痛又患了頭痛，經(jīng)過很多名醫(yī)治療也沒有好轉(zhuǎn)。最后是在一位化學(xué)老師的親戚的建議，去掉一顆假牙，換上兩顆同樣質(zhì)地的牙，頭痛病就好了，請解釋原因？活潑性不同的兩顆牙在口內(nèi)形成原電池，所以格林太太每天頭痛。兩顆相同材料的牙，不可能形成原電池。第十九頁，共二十七頁。五、原電池設(shè)計根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu設(shè)計原電池，說說你的設(shè)計思路。氧化還原反應(yīng)拆分成電極反應(yīng)根據(jù)電極反應(yīng)選擇電極和電解質(zhì)溶液原理啟發(fā)第二十頁，共二十七頁。五、原電池設(shè)計【問題5】；有人設(shè)計以鉑和鋅為電極材料，埋入人體作某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進行工作．

（1）負極反應(yīng)式是______．

（2）電池工作時，氧氣在電極材料為______的電極上發(fā)生反應(yīng)．

（3）電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．解；（1）以鉑和鋅為電極材料構(gòu)成原電池，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負極，電極反應(yīng)式為：2Zn-4e-═2Zn2+，故答案為：2Zn-4e-═2Zn2+；

（2）鉑為正極，正極上氧氣得電子，故答案為：鉑；

（3）電池總反應(yīng)為鋅與氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鋅，反應(yīng)方程式為：2Zn+O2+2H2O═2Zn（OH）2，故答案為：2Zn+O2+2H2O═2Zn（OH）2．創(chuàng)新嘗試第二十一頁，共二十七頁。歸納你學(xué)到什么？電極的判斷①由組成原電池的兩極材料判斷：活潑金屬為負極②根據(jù)電流方向或電子流動方向或離子的流向判斷電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。陽離子向正極流動，陰離子向負極流動：②根據(jù)電流方向或電子流動方向或離子的流向判斷電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。陽離子向正極流動，陰離子向負極流動：④電極反應(yīng)現(xiàn)象．④電極反應(yīng)現(xiàn)象：質(zhì)量減少為負極；有氣體產(chǎn)生,或質(zhì)量增加或不變?yōu)檎龢O第二十二頁，共二十七頁。B(A)(∨)(∨)負極(Zn)：正極(Cu)：總反應(yīng)：正極(Ag)：負極(Fe)：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu溶液中還有其他陽離子嗎？練習1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.第二十三頁，共二十七頁。練習C(∨)2H++2e-＝H2↑負極（Zn)：總反應(yīng)：正極(Ag):Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑(∨)負極（Zn)：Zn－2e-＝Zn2+正極(Cu)：Cu2++2e-＝Cu總反應(yīng)：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+CuD第二十四頁，共二十七頁。六

作業(yè)3、

書寫下列原電池的電極方程式1）Cu/Al/HNO3(濃);Cu+4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O2）

設(shè)計原電池Cu/C/FeCl3;Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+1．①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由強到弱的順序是(

)A．①③②④

B．①③④②

C．③④②①

D．③①②④2．(2015·馬鞍山模擬)如圖為某原電池的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法中不正確的是(

)