《原電池》教學(xué)教案

1、2021/2/121 電能電能 化學(xué)能化學(xué)能 一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 二、發(fā)展中的化學(xué)能源二、發(fā)展中的化學(xué)能源 2021/2/122 分析分析:火力發(fā)電中火力發(fā)電中,燃燒燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖腔瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?關(guān)鍵關(guān)鍵。燃燒作為氧化還原反應(yīng)。燃燒作為氧化還原反應(yīng),本質(zhì)是氧化劑與還原本質(zhì)是氧化劑與還原 劑之間電子的轉(zhuǎn)移。劑之間電子的轉(zhuǎn)移。 如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能如何將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,進(jìn)而提高資源進(jìn)而提高資源 的利用率呢的利用率呢? 思考思考 一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 O2 +2H2 = 2H2O 4e- 設(shè)想設(shè)想:使氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移在使氧

2、化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移在不同區(qū)域不同區(qū)域 內(nèi)進(jìn)行內(nèi)進(jìn)行,從而在區(qū)域間形成電流從而在區(qū)域間形成電流,將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化 為電能呢為電能呢? 通通 過(guò)過(guò) 導(dǎo)導(dǎo) 線線 化學(xué)能化學(xué)能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能 火力發(fā)電火力發(fā)電: 2021/2/123 CuZn 稀硫酸稀硫酸 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象: CuZn 稀硫酸稀硫酸 鋅片上有氣泡產(chǎn)生鋅片上有氣泡產(chǎn)生 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象: 銅片上有氣泡產(chǎn)生銅片上有氣泡產(chǎn)生 Zn、Cu與稀硫酸反應(yīng)與稀硫酸反應(yīng) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 已知已知: Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2021/2/124 CuZn - - - Zn2+ H+ H+ 電流計(jì)電流計(jì) A H

3、+ H+ Zn 2021/2/125 指針偏轉(zhuǎn)指針偏轉(zhuǎn),說(shuō)明電路中有電流通過(guò)說(shuō)明電路中有電流通過(guò),說(shuō)明發(fā)說(shuō)明發(fā) 生了電子定向移動(dòng)。生了電子定向移動(dòng)。 Zn片失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到片失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上片上, Cu片片 周圍的周圍的H 得電子。 得電子。 把這種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置把這種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置,稱為稱為原原 電池電池,例如例如:Cu-Zn原電池原電池。 Zn2e = Zn2+ 2H+2e = H2 分析與討論 2021/2/126 Cu Zn - Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ - - - - - - - - - - Zn2+

4、H+ SO42- 負(fù)極負(fù)極 正極正極 靜電作用靜電作用 溶液中陰陽(yáng)離子分別流向電源的哪極溶液中陰陽(yáng)離子分別流向電源的哪極? 稀稀H2SO4 2021/2/127 CuZn - - - Zn2+ H+ H+ Zn2e =Zn2+ 2H+2e =H2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 負(fù)極負(fù)極正極正極 電子沿導(dǎo)線傳遞電子沿導(dǎo)線傳遞,產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 失去電子失去電子陽(yáng)離子得電子陽(yáng)離子得電子 陰離子陰離子 正極正極 負(fù)極負(fù)極 SO42- 原電池工作原理小結(jié)原電池工作原理小結(jié) 較活潑金屬較活潑金屬 不活潑金屬或石墨不活潑金屬或石墨 2021/2/128 1.關(guān)于原電池的敘述中正確的是（

5、關(guān)于原電池的敘述中正確的是（ ） A.構(gòu)成原電池兩極的必須是兩種不同金屬構(gòu)成原電池兩極的必須是兩種不同金屬 B.內(nèi)電路陽(yáng)離子移向的一極為正極內(nèi)電路陽(yáng)離子移向的一極為正極,外電路外電路 電子流出的一極為負(fù)極電子流出的一極為負(fù)極 C.原電池工作中總是負(fù)極溶解原電池工作中總是負(fù)極溶解,正極上有物正極上有物 質(zhì)析出質(zhì)析出 D.原電池的正極是還原劑原電池的正極是還原劑,總是溶液中的陽(yáng)總是溶液中的陽(yáng) 離子在此被還原離子在此被還原 B 練習(xí)練習(xí): : 2021/2/129 Zn 2e - = Zn 2+ 氧化氧化 Cu2+ + 2e - = Cu Zn 當(dāng)電解質(zhì)溶液為當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4時(shí)時(shí): 負(fù)極負(fù)極

6、: , 電子電子; 其電極反應(yīng)式其電極反應(yīng)式: ;電電 極反應(yīng)類型極反應(yīng)類型: 反應(yīng)反應(yīng); 正極正極: , 電子電子; 其電極反應(yīng)式其電極反應(yīng)式: ;電電 極反應(yīng)型極反應(yīng)型: 反應(yīng)反應(yīng)。 得到得到 Cu 失去失去 還原還原 2021/2/1210 例如例如:下圖即是我們以前講到的原電池下圖即是我們以前講到的原電池,實(shí)際生活中不實(shí)際生活中不 用這樣的原電池。用這樣的原電池。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):電池效率不高電池效率不高,電流衰減比較快。電流衰減比較快。 這是這是什么原因什么原因造成的呢造成的呢? 有沒(méi)有什么有沒(méi)有什么改進(jìn)措施改進(jìn)措施呢呢? 【思考與探究】【思考與探究】 CuSO4溶液溶液 2021/2/1

7、211 1）Zn與與CuSO4溶液接觸溶液接觸,一定有一定有Cu2+與與Zn直接反應(yīng)直接反應(yīng), 而在而在Zn表面析出表面析出Cu。 2）析出的析出的Cu與與Zn會(huì)直接構(gòu)成原電池會(huì)直接構(gòu)成原電池,進(jìn)一步加速進(jìn)一步加速Cu 在在Zn表面析出表面析出,致使原來(lái)電池向外輸出的電流減弱。致使原來(lái)電池向外輸出的電流減弱。 3）當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后,兩個(gè)電極都是兩個(gè)電極都是Cu,則則 不再構(gòu)成原電池了不再構(gòu)成原電池了,也就無(wú)電流再產(chǎn)生。也就無(wú)電流再產(chǎn)生。 【主要原因】【主要原因】: 2021/2/1212 鋅半電池鋅半電池銅半電池銅半電池 活性不同的兩極活性不同的兩極 電解質(zhì)溶液

8、電解質(zhì)溶液 形成閉合回路形成閉合回路 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng) Zn-2e- =Zn2+Cu2+2e- =Cu 2021/2/1213 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 活潑性不同的電極活潑性不同的電極 形成閉合回路形成閉合回路 自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) （四要素四要素）構(gòu)成簡(jiǎn)單電池的條件構(gòu)成簡(jiǎn)單電池的條件 2021/2/1214 練習(xí)練習(xí): : 2、下圖裝置中下圖裝置中,能構(gòu)成原電池的有能構(gòu)成原電池的有 。 e 2021/2/1215 7、原電池的正負(fù)極的判斷方法、原電池的正負(fù)極的判斷方法 電子流出的極電子流出的極 電子流入的極電子流入的極 負(fù)極負(fù)極 正極正極 較活潑的電極材

9、料較活潑的電極材料 較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極 負(fù)極負(fù)極 正極正極 正極正極 負(fù)極負(fù)極 有氣泡冒出的電極為正極有氣泡冒出的電極為正極 發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極 發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極 宏觀判斷宏觀判斷： 根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料 根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng) 根據(jù)根據(jù)工作后工作后電極增電極增重還重還 是減重是減重 根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出： 負(fù)極負(fù)極 正極正極 微觀判斷微觀判斷 （根據(jù)電子流動(dòng)方（根據(jù)電子流動(dòng)方 向）向） 2021/2/1216 (1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。

10、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。 3、把、把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)用導(dǎo) 線兩兩相連組成原電池。若線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)相連時(shí),a為負(fù)極為負(fù)極;c、 d相連時(shí)相連時(shí),電流由電流由d到到c;a、c相連時(shí)相連時(shí),c極上產(chǎn)生大量極上產(chǎn)生大量 氣泡氣泡,b、d相連時(shí)相連時(shí),b上有大量氣泡產(chǎn)生上有大量氣泡產(chǎn)生,則四種金屬則四種金屬 的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a 原電池原理應(yīng)用原電池原理應(yīng)用 練習(xí)練習(xí): : 2021/2/1217 (2)比較反應(yīng)速率快慢比較反應(yīng)

11、速率快慢 4:下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ） A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸硫酸; B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸硫酸; C.純鋅和純鋅和 1mol/L 鹽酸鹽酸; D.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。 D 練習(xí)練習(xí): : 粗鋅（含銅、銀）與稀硫酸反應(yīng)粗鋅（含銅、銀）與稀硫酸反應(yīng) 2021/2/1218 (3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢 例例3:55下列各情況下列各情況,在其中在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是 (2) (1) (3) 練習(xí)練習(xí): : 2021/2/

12、1219 2.如圖所原電池的設(shè)計(jì) 如圖所原電池的設(shè)計(jì) （以（以2FeCl3Cu = 2FeCl2CuCl2為依據(jù)為依據(jù),設(shè)計(jì)一個(gè)原電設(shè)計(jì)一個(gè)原電 池池 3。試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)原電池試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)原電池 Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag 2Fe3+Fe=3Fe2+ (4)原電池的設(shè)計(jì)原電池的設(shè)計(jì) （以（以2FeCl3Cu = 2FeCl2CuCl2依據(jù)依據(jù),設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 一個(gè)原電池。）一個(gè)原電池。） 1將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩 個(gè)半反應(yīng)個(gè)半反應(yīng),分別作原電池的負(fù)極和正極電極反應(yīng)分別作原電池

13、的負(fù)極和正極電極反應(yīng) 式。式。 負(fù)極負(fù)極:Cu2e = Cu2; 正極正極:2Fe32e = 2Fe2 正極正極:2Fe32e = 2Fe2 2021/2/1220 2確定電極材料確定電極材料 如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì),可用該金屬直可用該金屬直 接作負(fù)極接作負(fù)極;如為氣體如為氣體(如如H2)或溶液中的還原性離子或溶液中的還原性離子, 可用惰性電極可用惰性電極(如如Pt、碳棒、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng) 的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。本例中可用銅的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。本例中可用銅 棒作負(fù)極棒作負(fù)極,用鉑絲或碳棒作正極。用鉑絲或碳

14、棒作正極。 2021/2/1221 33確定電解質(zhì)溶液確定電解質(zhì)溶液 一般一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。本例中可用選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。本例中可用 FeCl3溶液作電解液。溶液作電解液。 2021/2/1222 4.某原電池總反應(yīng)式為某原電池總反應(yīng)式為 :Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+,能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原 電池是電池是( ) 。 ABCD 電極材料電極材料Cu、ZnCu、AgCu、CFe、Zn 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)2CuSO4 B 2021/2/1223 MgAl稀H2SO4原電池: 負(fù)極（Mg）:Mg-2e-=Mg2+

15、（氧化反應(yīng)） 正極（Al）:2H+2e-=H2（還原反應(yīng)） 電池反應(yīng):Mg+2H+=Mg2+H2 AlMgNaOH原電池: 負(fù)極（Al）:2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O （氧化反應(yīng)） 正極（Mg）:6H2O+6e- =3H2+6OH-（還原反應(yīng)） 電池反應(yīng):2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 2021/2/1224 有下列材料有下列材料:Zn片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、導(dǎo)線、片）、導(dǎo)線、 水果水果 （西紅柿、蘋果等）、電流計(jì)（西紅柿、蘋果等）、電流計(jì),請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)裝置使請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)裝置使 電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),并畫出設(shè)計(jì)草圖。并畫出設(shè)計(jì)

16、草圖。 2021/2/1225 第一節(jié)第一節(jié) 原電池原電池 2021/2/1226 二、發(fā)展中的化學(xué)電源二、發(fā)展中的化學(xué)電源 鋅錳電池鋅錳電池:使用最早的化學(xué)電池使用最早的化學(xué)電池,屬于一次屬于一次 性電池性電池 正極反應(yīng)為正極反應(yīng)為 其負(fù)極反應(yīng)為其負(fù)極反應(yīng)為 2021/2/1227 2021/2/1228 2021/2/1229 2021/2/1230 兩類導(dǎo)體兩類導(dǎo)體 A.自由電子作定向移動(dòng)而導(dǎo)電自由電子作定向移動(dòng)而導(dǎo)電 B.導(dǎo)電過(guò)程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化導(dǎo)電過(guò)程中導(dǎo)體本身不發(fā)生變化 C.溫度升高溫度升高,電阻也升高電阻也升高 D.導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān)導(dǎo)電總量全部由電子承擔(dān) 1. 第一類導(dǎo)

17、體第一類導(dǎo)體:又稱電子導(dǎo)體又稱電子導(dǎo)體,如金屬、石墨等。如金屬、石墨等。 A.正、負(fù)離子作反向移動(dòng)而導(dǎo)電正、負(fù)離子作反向移動(dòng)而導(dǎo)電 B.導(dǎo)電過(guò)程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生導(dǎo)電過(guò)程中有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 C.溫度升高溫度升高,電阻下降電阻下降 D.導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān)導(dǎo)電總量分別由正、負(fù)離子分擔(dān) 第二類導(dǎo)體第二類導(dǎo)體:又稱離子導(dǎo)體又稱離子導(dǎo)體,如電解質(zhì)溶液、如電解質(zhì)溶液、 熔融電解質(zhì)等。熔融電解質(zhì)等。 2 AgBrPbI、 固體電解質(zhì)，如固體電解質(zhì)，如 等等,也屬于離子導(dǎo)體，但也屬于離子導(dǎo)體，但 它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，本章以討論電它導(dǎo)電的機(jī)理比較復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，本章以討論電 解質(zhì)水溶液

18、為主。解質(zhì)水溶液為主。 2021/2/1231 1. 原電池原電池:把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 2. 原電池原理原電池原理 原電池原電池 負(fù)極（較活潑金屬）負(fù)極（較活潑金屬） 正極（較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體）正極（較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體） 3. 構(gòu)成原電池的條件構(gòu)成原電池的條件 課堂小結(jié)課堂小結(jié) 電勢(shì)電勢(shì)高高的極稱為的極稱為正正極極, ,電流從正極流向電流從正極流向 負(fù)極。負(fù)極。 電勢(shì)電勢(shì)低低的極稱為的極稱為負(fù)負(fù)極極, ,電子從負(fù)極流向正電子從負(fù)極流向正 極。極。 原電池的工作原理是將氧化、還原兩反原電池的工作原理是將氧化、還原兩反 應(yīng)分割在正負(fù)兩極同時(shí)不同地進(jìn)行應(yīng)分割

19、在正負(fù)兩極同時(shí)不同地進(jìn)行,較活較活 潑的金屬發(fā)生潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng),電子從較活潑的電子從較活潑的 金屬金屬(負(fù)極負(fù)極)通過(guò)外電路流向較不活潑的金通過(guò)外電路流向較不活潑的金 屬屬(正極正極)。電子從負(fù)極定向流入正極。電子從負(fù)極定向流入正極,從從 而產(chǎn)生了道路電流。而產(chǎn)生了道路電流。 2021/2/1232 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 活潑性不同的電極活潑性不同的電極 形成閉合回路形成閉合回路 自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) （四要素四要素）構(gòu)成簡(jiǎn)單電池的條件構(gòu)成簡(jiǎn)單電池的條件 4、發(fā)展中的化學(xué)電源、發(fā)展中的化學(xué)電源 2021/2/1233 1.堿性電池具有容量大、放電電流大的特

20、點(diǎn)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn),因而得因而得 到廣泛應(yīng)用。鋅到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為 電解液電解液,電池總反應(yīng)式為電池總反應(yīng)式為: Zn(s)+2MnO2(s)+H2O( l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列說(shuō)法下列說(shuō)法錯(cuò)誤錯(cuò)誤的是（的是（ ） A. 電池工作時(shí)電池工作時(shí),鋅失去電子鋅失去電子 B. 電池正極的電極反應(yīng)式為電池正極的電極反應(yīng)式為: 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C. 電池工作時(shí)電池工作時(shí),電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極 D. 外電路中每通

21、過(guò)外電路中每通過(guò)O.2mol電子電子,鋅的質(zhì)量理論上鋅的質(zhì)量理論上 減小減小6.5g 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 2021/2/1234 2.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的充電它的充電 和放電過(guò)程可以表示為和放電過(guò)程可以表示為: 在此電池在此電池放電時(shí)放電時(shí),負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A. AgB. Zn(OH)2C. Ag2OD. Zn 充電充電 放電放電 2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O C 2021/2/1235 3.氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池,它可以取代會(huì)它可以取代會(huì) 產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是: 根據(jù)此反應(yīng)式判斷根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是（下列敘述中正確的是（ ） A.電池放電時(shí)電池放電時(shí),H2是負(fù)極是負(fù)極 B.電池放電時(shí)電池放電時(shí),氫元素被氧化氫元素被氧化 C.電池充電時(shí)電池充電時(shí),鎳元素被還原鎳元素被還原 D.電池充電時(shí)電池充電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 充電充電 放電放電 H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O C 2021/2/1236 4.下列裝置中能組成原電池形成電流的是下列裝置中能組成原電池形