原電池課件武漢市第六十八中學(xué) 胡化明.ppt

1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能,科學(xué)探究的四個過程,（1）發(fā)現(xiàn)問題 （2）問題探究 （3）理論分析 （4）實驗驗證,（1）發(fā)現(xiàn)問題,化學(xué)小史,意大利解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)教授伽伐尼，在一次解剖青蛙的實驗中意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用兩種不同金屬材質(zhì)的解剖刀同時觸碰青蛙腿時，蛙腿會發(fā)生痙攣。為此， 他又做了一系列的實驗， 用不同金屬絲接通蛙腿 時，蛙腿都會產(chǎn)生痙攣。,化學(xué)小史,格林太太開朗、樂觀。開懷大笑的時候，大家會發(fā)現(xiàn)她一口整齊潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙。一顆金牙，一顆鋼牙 ，這是一次車禍后留下的痕跡。 令人百思不得其解的是，自從鑲了這兩顆假牙后，格林太太經(jīng)常頭痛失眠醫(yī)生絞盡腦汁，病情也不見好轉(zhuǎn),思考,為什么“蛙腿會痙攣”、“

2、兩顆假牙會引發(fā)頭痛”呢？,（電流的作用）,思考,既然肯定了這兩種現(xiàn)象都是由電流引起的，那么這里的電流是如何產(chǎn)生的呢？,一、電能的來源,2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成,2006年我國發(fā)電總量構(gòu)成,燃燒,化學(xué)能,熱能,蒸汽,機械能,發(fā)電機,電能,火電站工作原理圖,交流與討論,火力發(fā)電的優(yōu)缺點？,優(yōu)點,缺點,投資少、建廠快、技術(shù)成熟、安全可靠,能源危機、污染環(huán)境、資源利用率低,思考,如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，進而提高資源的利用率呢？,（閱讀課本P40）,分析與小結(jié),火力發(fā)電中，燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿年P(guān)鍵。燃燒作為氧化還原反應(yīng)，本質(zhì)是氧化劑與還原劑之間電子的轉(zhuǎn)移。,能不能使氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移在不

3、同區(qū)域內(nèi)進行，從而形成電流，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？,【學(xué)生實驗一】:將鋅片、銅片插入稀硫酸，有何現(xiàn)象？ 【問題】:你還能發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象嗎? 【學(xué)生實驗二】:將鋅片、銅片靠在一起插入稀硫酸，有何現(xiàn)象？,鋅片上有氣泡產(chǎn)生,銅片上有氣泡產(chǎn)生,1799年意大利著名科學(xué)家 Volta,A. 在一次實驗的過程中偶然發(fā)現(xiàn)了上述實驗現(xiàn)象。 這個實驗現(xiàn)象與人們當(dāng)時的認(rèn)識是矛盾的。 由于這個實驗現(xiàn)象是在不經(jīng)意之中偶然發(fā)現(xiàn)的，很多人對之并不重視。 但是Volta,A. 認(rèn)為，這可能是一個有著重大意義的偶然發(fā)現(xiàn)。在這個與常識相反的實驗現(xiàn)象背后，可能隱藏著還尚未被人們發(fā)現(xiàn)的科學(xué)真理。于是他深入研究了這個現(xiàn)象，最終得出

4、了科學(xué)真理。他的這個實驗對于科學(xué)的發(fā)展具有深遠的影響。,【實驗】鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,Volta,A. 實驗,實驗現(xiàn)象： 銅片上有氣泡產(chǎn)生 純凈的鋅片上沒有氣泡產(chǎn)生,（1）銅片上的氣體可能是什么？ H2、O2、SO2、H2S （2）如何確定該氣體呢？ 無色無味、 具有可燃性、 在空氣中點燃產(chǎn)生爆鳴聲 結(jié)論:該氣體應(yīng)該是H2,（2）問題探究,（3）有人說H2是由銅和稀硫酸在這種特定的條件下反應(yīng)產(chǎn)生出來的。這種想法正確嗎？ 溶液沒有變成藍色，說明沒有Cu2+生成 結(jié)論：銅片沒有參加化學(xué)反應(yīng)。,問題探究,問題探究,（4）純凈的鋅片上沒有氣泡產(chǎn)生， 鋅片有沒有參加反應(yīng)呢？ 鋅片質(zhì)量減少，

5、溶液質(zhì)量增加，往溶液中滴加適量NaOH溶 液，會有Zn(OH)2沉淀產(chǎn)生。 結(jié)論：鋅片參加了化學(xué)反應(yīng)。,問題探究,（5）如何通過實驗確定稀硫酸有無參加反應(yīng)？ 用pH試紙測定溶液的pH值， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)pH值增大。 結(jié)論：H+參加了化學(xué)反應(yīng)。 加BaCl2生成BaSO4沉淀測定SO42-的含量，發(fā)現(xiàn)SO42-濃度沒有改變。 結(jié)論：SO42-沒有參加化學(xué)反應(yīng)。,推理： Zn2e=Zn2+,H+H2,ZnZn2+,推理： 2H+2e=H2,【問題】：H+所需的電子從何而來？,（3）理論分析,Zn+2e=Zn2+,2H+2e=H2,請設(shè)計一個簡單的實驗來確定上述理論分析的正確與否。 在上述導(dǎo)線中連接一個電

6、流計（或燈泡）,（4）實驗驗證,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,電流計,【動畫模擬】,Zn2e = Zn2+,2H+ + 2e=H2,根據(jù)能量守恒原理，這種產(chǎn)生出來的電能是從什么能量轉(zhuǎn)變來的呢？,一、原電池,化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,原電池,電子的轉(zhuǎn)移,氧化還原反應(yīng),電流,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,燈泡,等效電路,1、原電池的正負(fù)極判斷,正極 負(fù)極,電流流向,電子流向,負(fù)極：電子流出的一極 正極：電子流入的一極,2、電極反應(yīng),2H+2e=H2,負(fù)極：,Zn2e=Zn2+,正極：,原電池,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),氧化還原反應(yīng),總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(

7、離子方程式),失去電子,得到電子,Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化學(xué)方程式),銅片的作用是什么？ 可以用石墨代替嗎?,【問題一】,【問題二】,Cu,Zn,整個裝置是如何形成電流的閉合回路的?,負(fù)極,正極,【問題三】,Cu,Zn,溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？,Zn2+,負(fù)極,正極,靜電作用,【問題四】,Cu,Zn,有人說在銅鋅原電池中，活潑金屬失去電子，不活潑金屬得到電子。這種說法正確嗎？,Zn2+,負(fù)極,正極,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,【問題五】,Cu,Zn,為什么H+在銅片上得到電子，而不是在鋅片上得到電子？,Zn2+,負(fù)極,正極,靜電斥力,靜電引力,形

8、成原電池可以大大加快反應(yīng)速率,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負(fù)極,正極,電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流,陽離子,失去電子,溶液中陽離子得到電子,陰離子,正極,負(fù)極,SO42-,原電池工作原理小結(jié),較活潑金屬,不活潑金屬或石墨,較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng),電子從較活潑的金屬(負(fù)極)通過外電路流向較不活潑的金屬(正極)。,【實驗探究】：將鋁片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原電池？,石墨,Al,稀硫酸,（1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象； （2）判斷正負(fù)極； （3）寫出電極反應(yīng)式； （4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。,鞏固練習(xí)1,Mg,Fe,稀硫

9、酸,（1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象； （2）判斷正負(fù)極； （3）寫出電極反應(yīng)式； （4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。,鞏固練習(xí)2,【實驗探究】：將鋅片、銅片插入硫酸銅溶液中，是否可以形成原電池？,（1）說明兩個電極質(zhì)量的變化情況； （2）判斷正負(fù)極； （3）寫出電極反應(yīng)式； （4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。,鞏固練習(xí)3,二、形成簡單原電池的條件,兩種不同的金屬 （或一種金屬與石墨）作電極 用導(dǎo)線相連（或直接接觸） 插入電解質(zhì)溶液里，形成閉合回路 金屬能與電解質(zhì)溶液自動發(fā)生氧化還原反應(yīng),【實驗探究】 取一支試管，加入鋁片和稀硫酸，觀察反應(yīng)的速率。 在其中加入CuSO4粉末，觀察反應(yīng)速率的變化。,形成原電池可以加快反應(yīng)速率,三、簡單原電池的設(shè)計,（1）將反應(yīng):2FeCl3+Fe=3FeCl2