原电池的工作原理-课件

专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第1课时一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因：由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成原电池，产生微小的电流，使得格林太太头痛。必须换掉其中一颗假牙。处方：病因：实验1.稀硫酸铜锌观察到什么现象?稀硫酸铜锌实验2观察到什么现象？与实验1有什么区别？1.电流计的指针发生如何变化?稀硫酸铜锌G实验3.2.铜片上为什么有气泡产生?3.锌片的质量有无变化?溶液中的c(H+)如何变化?4.写出锌片上和铜片上变化的离子方程式。稀硫酸ZnCu现象(1)电流表指针有偏转(2)铜片上有气泡产生(3)锌片不断溶解，c(H+)不断减小稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+-+Zn－2e-=Zn2+总反应：2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化反应）（还原反应）锌片：铜片：[设疑]请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？并设计实验方案加以证明探究一：预测Ｐ１3[实验1]的现象和结论现象:锌粉溶解,有红色物质析出,温度迅速上升.结论:Zn+Cu2+＝Zn2++Cu化学能热能ZnCuCuSO4[设疑]除了可以将该反应放出的能量转化为热能之外，还能通过该反应将化学能转化为什么能量？ZnCuCuSO4电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（总反应）探究二：预测Ｐ１3[实验2]的现象和结论现象:锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.结论:化学能电能Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+＝Zn2++Cu2e-Cu2++2e-=Cu一、原电池的工作原理1.电路：外电路内电路电子流向：由失电子的一极向得电子的一极电流方向：与电子流向相反阴离子流向与电子流向一致阳离子流向与电流一致2.电极：负极：电子流出的一极正极：电子流入的一极3.电极反应式：负极（氧化反应）：Zn－2e-＝Zn2+正极（还原反应）：Cu2++2e-=Cu4.总反应式（氧化还原反应）：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu二、形成原电池的一般条件前提条件：有自发的氧化还原反应（1）有两种活泼性不同的导电材料(不同的金属或金属与非金属导体）作电极（2）两个电极必须插入电解质溶液中（3）两极相连形成闭合回路（用导线连接或电极直接接触）原电池的正负极的判断方法微观判断（根据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极工作后质量减少的电极——负极——正极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极三、原电池电极反应式的书写1、确定原电池正负极，以及两极上发生反应的物质，负极发生氧化反应，正极发生还原反应2、重视介质是否参加反应，注意两极得失电子总数相等3、将两极电极反应式相加即得原电池的总反应式•盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。思考：1、盐桥的作用是什么？（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷思考：2、此电池的优点？此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。[知识回顾]CuC①②③④CuZn⑤②③盐桥1.将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中,下列各叙述正确性的是()A.锌片做负极，锌发生还原反应B.铜片做正极，铜得电子C.溶液中的PH值增大D.锌片、铜片同时有气泡冒出，说明锌片不纯CD练习练习2.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑例：利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。负极：Fe–2e-=Fe2+正极：Cu2++2e-=CuCuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4设计原电池的思路：半电池：电极材料电解质溶液根据电极反应确定还原剂（电极材料）和氧化产物（电解质溶液）为负极的半电池氧化剂（电解质溶液）和还原产物（电极材料）为正极的半电池外电路用导线连通，可以接用电器内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路（或其它不活泼材料）根据负极氧化、正极还原写出电极反应式前提：是氧化还原反应练习：利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。正极：2Fe3＋＋2e-=2Fe2+负极：Cu-2e-=Cu2+CuCCuSO4FeCl3CCuFeCl31.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液GCABD随堂练习练习2：根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)⑴装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；⑵注明原电池的正极和负极；⑶注明外电路中电子的流向；⑷写出两个电极上的电极反应。负极Ｃｕ：Ｃｕ－2e-＝Ｃｕ2+正极C：2Ag++2e-＝2AgCCuAgNO3CuSO4+—e-⑴装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；⑵注明原电池的正极和负极；⑶注明外电路中电子的流向；⑷写出两个电极上的电极反应。Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)(-)：Zn–2e-=Zn2+(+)：2H++2e-=H2↑电池反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ZnCuH2SO4ZnSO4盐桥—+3、把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出电极反应式及电池反应方程式ZnCuH2SO4负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总：Fe+2H+=Fe2++H2↑稀硫酸FeCu稀硫酸FeCuNaCl溶液负极：2Fe—4e-=2Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓不同的介质不同的电极反应负极：2Al+8OH－—6e-=2AlO2－+4H2O正极：6H++6e-=3H2↑总：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑稀硫酸负极：Mg—2e-=Mg2+正极：2H++2e-=H2↑总：Mg+2H+=Mg2++H2↑负极：Cu—2e-=Cu2+正极：4H++2NO3－+2e-=2NO2+2H2O总：Cu+4H++2NO3－=2NO2+Cu2++2H2O稀H2SO4负极：2Al—6e-=2Al3+正极：6H++6e-=3H2↑总：2Al+6H+=2Al3++3H2↑练习：1、下列关于下图所示原电池的说法正确的是（）A铝片为正极B正极上有H2产生CAl是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D当转移0.04mole-时，产生0.01molO2CuBC练习2.X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为________________ZYXW5.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；1.进行金属活动性强弱比较；3.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：4.解释某些化学现象(1)比较金属活动性强弱。例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（）C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；原电池原理应用：C(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L盐酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D）原电池原理应用：(3)比较金属腐蚀的快慢例3：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：(4)判断溶液pH值变化例5：在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L升气体，则流过导线的电子为——mol,溶液的pH值变_______(填“变大”、“变小”、“不变”)？若pH为多少？（溶液体积变化忽略不计）变大0.015原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。1)“热敷袋”是利用放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。4)木屑的作用是。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池原理应用：