人教版选修4 第四章第一节《原电池》有配套教案

第四章电化学基础第一节原电池人教版选修4·化学反应原理2013年3月12日星期二阅读教材P70回答研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学①产生电流的反应→原电池②借助电流而发生的反应→电解池1、电化学：2、从反应产物与电流的关系分类：复习回顾1、原电池是____________________的装置。本质是__________反应。将化学能转化为电能氧化还原2、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是___极，其电极反应为_____________，该反应是____反应；Cu电极是_____极，其电极反应为___________,该反应是_____反应。【视频-原电池】负Zn－2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑还原稀H2SO4CuSO4溶液复习回顾2、如右图所示，组成的原电池：（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是____极，其电极反应为_____________，该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为________________,该反应_____反应.负Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu还原氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2++2e-=Cu阴离子阳离子总反应：负极正极Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子原电池原理外电路内电路一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究问题：1、右图的原电池,如果用它做电源,不但效率低,而且短时间内电流就会衰减,因此不适合实际应用.这是什么原因造成的呢?主要原因：在铜极上很快聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，增加了电池的电阻，使电流不能畅通。稀H2SO4CuSO42、若电解质为CuSO4溶液,同样效率低,短时间内电流就会衰减,不适合实际应用.造成的原因呢?原因：Cu2+在锌片上还原成Cu,把锌片跟Cu2+隔开,Cu造成短路,有热量放出来,得不电流.P713、为了避免发生这种现象，有没有什么改进措施？【视频实验4—1】把氧化反应和还原反应分开，增加盐桥此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。实验三(P71页实验4-1)实验探索实验现象：思考：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？阅读P72第三段有盐桥存在时电流计指针发生偏转,即有电流通过电路取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。盐桥的作用：Zn失e—生成的Zn2+进入ZnSO4,溶液因Zn2+增多而带正电荷(1)整个装置构成通路,代替两溶液直接接触(2)平衡电荷由于Cu2+变为Cu,使得SO42-相对较多,溶液而带负电荷结果：溶液不显电中性,这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片,造成电流中断盐桥的作用：阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移,中和过剩的电荷,保持溶液的电中性阳离子K+向CuSO4溶液扩散和迁移,中和过剩的电荷,保持溶液的电中性结果：放电不间断地进行,直到锌片全部溶解(或Cu2+几乎完全沉淀下来)注意：若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥思考：2、指出电池的正负极,并写出负极和正极的电极反应式以及总反应方程式。负极(锌片)：正极(铜片)：总化学方程式：电池符号：Zn︱ZnSO4‖CuSO4︱Cu1、上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？锌置换铜反应Zn－2e-=Zn2+氧化反应Cu2++2e-=Cu还原反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu负极盐桥正极二、由两个半电池组成原电池的工作原理（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行,再以适当方式连接,可以获得电流②在原电池的内部，在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路①用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。阴离子移向负极阳离子移向正极②电极材料均插入电解质溶液中③两极相连形成闭合电路④内部条件：能自发进行氧化还原反应（2）组成原电池的条件①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属单质或金属氧化物)作电极（可以）（可以）（可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属、石墨等思考：实验探究形成原电池的条件（可以）（不可以）形成条件二:电极需插进电解质溶液中实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）可以CuZnH2SO4ACuFeH2SO4BCuFeNaCl溶液DCuZn酒精FCuZnH2SO4H2SO4MCnZnZ4OS2H思考：1、下列哪几个装置能形成原电池？NuC4OS2H√√√√EnZCu4OSCu√XXXCABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl2.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是()三、原电池的设计1、电解质溶液能够与负极发生反应若是两个半反应分别在两个烧杯中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子2、电极(电极必须导电)①活泼性不同的两种金属。②金属和非金属(石墨)。③金属和化合物(PbO2)④惰性电极(Pt)CuCu–2e-=Cu2+比Cu不活泼的金属或石墨Fe2(SO4)3、FeCl3等负极：正极：电解质溶液：若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图练习：请根据氧化还原反应：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，设计成原电池。你有哪些可行方案?2Fe3++2e-=2Fe2+四、电极方程式的书写方法①先写出总反应，后拆成离子方程式②根据化合价升降判断正负极，并判断电极产物(要考虑能否与电解质溶液反应)③根据“得电子显负电；失电子显正电”利用“电荷守恒”，用H＋、OH－和水配平电极方程式④正极反应+负极反应=总反应1、写出右边原电池的电极方程式总反应方程式：负极：Al，失e-2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O负极总反应:2Al+8OH--6e-＝2AlO2-+4H2O正极：总反应－负极反应6H2O+6e－＝6OH—+3H2↑拆成离子方程式：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑根据化合价升降判断正负极2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2.燃料电池电极方程式的写法总反应：实际上就是燃料的完全燃烧负极(燃料)：为燃料失e—的氧化反应正极(氧化剂)：为氧化剂得e—的还原反应例：Pt为电极，电解质溶液为KOH溶液的甲醇燃料电池总反应方程式：拆成离子方程式：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O2CH3OH+3O2+4OH—=2CO32—+6H2OZn－2e－＝ZnO＋2OH－＋H2OAg2O＋2e－＝2Ag＋H2O＋2OH－负极：正极：(+)3O2+12e－+6H2O＝12OH—(-)2CH3OH+16OH—–12e－=2CO32－+12H2O3.银锌电池(电解质为KOH)的电池总反应为:Zn＋Ag2O＝ZnO＋2Ag写出其正、负极反应1.利用原电池原理设计新型化学电池；3.进行金属活动性强弱比较；五、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象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；4.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