1-2-1-原電池的工作原理

1、1-2-1原電池的工作原理實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn) 象分 析把銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中把銅片和鋅片(隔開)同時插入稀硫酸溶液中用導(dǎo)線將上一實(shí)驗(yàn)中的銅片和鋅片上連接起來在上一實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線中間接一電流計(jì)鋅片上產(chǎn)生氣泡，銅片上無明顯現(xiàn)象。根據(jù)金屬活動性順序：鋅位于氫之前，能置換出氫；銅位于氫之后，不能置換出氫。鋅片溶解，在銅片上產(chǎn)生氣泡。銅片上產(chǎn)生的氣體是氫氣，說明氫離子在銅片端獲得電子。鋅片溶解，銅片上產(chǎn)生氣泡，同時電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。說明有電子經(jīng)外電路從鋅片流向銅片，在電路上產(chǎn)生電流。必修2 活動與探究鋅片上產(chǎn)生氣泡，銅片上無明顯現(xiàn)象。把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置就叫原電池1. 概念：一、原電池2. 原電池的

2、工作原理 以氧化還原反應(yīng)為依據(jù)，使氧化與還原反應(yīng)分別在設(shè)置的兩個極上進(jìn)行，從而在兩極間產(chǎn)生電流的裝置，即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電解質(zhì)溶液電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流。陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子（外電路）原電池的工作原理電子流向(外電路) ：負(fù)極外電路 正極 (Zn) (導(dǎo)線) (Cu)電流流向：正極(Cu) 外電路 負(fù)極(Zn) 內(nèi)電路 負(fù)極正極 （內(nèi)電路） 正負(fù)兩極上進(jìn)出電子總數(shù)相等，根據(jù)電子守恒原理可進(jìn)行許多有關(guān)電極反應(yīng)的計(jì)算。 原電池反應(yīng)跟直接反

3、應(yīng)差別：反應(yīng)速率加快；一般只有一個電極直接參加反應(yīng)。 原電池的工作原理是將氧化還原反應(yīng)分在正(還原反應(yīng))、負(fù)(氧化反應(yīng))兩極進(jìn)行，負(fù)極上失去的電子流入正極，從而產(chǎn)生電流。明確以下幾點(diǎn) 利用原電池原理 可制作各種電池，如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池。選修4 P13 活動與探究鋅粉溶解，有紅色物質(zhì)析出；Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu反應(yīng)放熱化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能溫度計(jì)顯示液體的溫度迅速上升。化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能Zn-2e-=Zn2+Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu2e-Cu2+2e-=Cu鋅片逐漸溶解銅上有紅色物質(zhì)析出電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)Zn(s) + Cu2+(aq) =

4、 Zn2+(aq) + Cu(s) H= -216.8kJmol-1 現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2鹽橋的作用： 在兩燒杯的溶液間形成一個通路，讓Cl-向負(fù)極移動，K+向正極移動，使兩燒杯中的溶液一直保持電中性，從而使整個裝置形成一個閉合回路，電子就能不斷地從Zn極流向Cu極。鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠制作成的凍膠。此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流。 利用鋅片、銅片、稀硫酸、四氯化碳、電流計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)象填寫表格：ABC電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況實(shí)驗(yàn)ZnCuH2SO4實(shí)驗(yàn)ZnZnH2SO4實(shí)驗(yàn)CuCuH2SO4實(shí)驗(yàn)ZnCu四氯化碳實(shí)驗(yàn)CuCu四氯化碳實(shí)驗(yàn)ZnZn四氯化碳電極B電極A 溶

5、液C偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)思考：兩電極相同非電解質(zhì)3.構(gòu)成原電池的條件(1)有兩個相連的電極電極必須是導(dǎo)體；前提條件：發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 (3)兩電極、電解質(zhì)溶液間構(gòu)成閉合回路(電極間用導(dǎo)線連接或兩電極直接接觸)(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽）電極相連的形式可以多種多樣的；電極材料可以多種多樣： 兩種活潑性不同的金屬（電極參與反應(yīng)）。 一種金屬與一種非金屬（如石墨）。 也可以兩電極都是其它材料。4. 原電池正負(fù)極的判斷正極負(fù)極電極反應(yīng)電極材料電子流向電流流向離子移動反應(yīng)現(xiàn)象陽離子移向正極不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘匐娮恿魅?電流流出 發(fā)生還原反應(yīng) 有固體析出或產(chǎn)生氣

6、泡活潑金屬電子流出電流流入陰離子移向負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)電極材料溶解 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(fù)極名稱.正極負(fù)極負(fù)極正極負(fù)極正極 負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu1)制作化學(xué)電池5.原電池的應(yīng)用：3)判斷金屬的活潑性強(qiáng)弱2)加快反應(yīng)速率 一旦形成原電池，其氧化還原反應(yīng)的速率比沒有形成原電池時要快得多金屬的電化學(xué)腐蝕。 實(shí)驗(yàn)室制H2用純鋅好還是用含雜質(zhì)鋅好？ 鐵為什么在潮濕的空氣中更容易生銹？ 輪船在江河中行駛與在海水中行駛哪個更容易被腐蝕？ 4)金屬的電化腐蝕與防腐生活中可

7、以用來做電池的材料：電極材料 番茄、蘋果、土豆、檸檬、醋等電解質(zhì)溶液 鋅片、鐵絲、銅絲、鉛筆芯等ZnCu練習(xí)：一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu， 該反應(yīng)的原電池的組成正確的是 ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2CZ Y X W想一想、比一比、練一練 X、Y、Z、W四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中,用導(dǎo)線連接,可以組成原電池,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?_二、原電池電極反應(yīng)的書寫找出兩極放電的物質(zhì) 分析電極材料，判斷是電極本身還是溶液中的離子參與反應(yīng)。 分析電極參與反應(yīng)生成

8、的離子是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。選修4 P14 活動探究 請結(jié)合組成原電池的條件，根據(jù)離子反應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 設(shè)計(jì)一個原電池。FeCCuSO4溶液或CuCl2溶液或Cu(NO3)2溶液FeC或Cu等Cu2+ 2e- = CuFe - 2e - = Fe2+1. 原電池結(jié)構(gòu)示意圖4.總反應(yīng)化學(xué)方程式：2.電極材料： 負(fù)極 ，正極 。電極反應(yīng)式 ： 正極: 負(fù)極:3.電解溶液：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu試一試 現(xiàn)有Mg棒、Al棒、導(dǎo)線、燒杯、KOH溶液，據(jù)此請你設(shè)計(jì)原電池。該電池負(fù)極是 ，正極是 。AlMg負(fù)極：正極：2Al6e-8OH- = 2AlO

9、2-4H2O6H2O + 6e- = 3H2 6OH-總反應(yīng)式：2Al2KOH2H2O =2KAlO23 H2 負(fù)極：Al+4OH- -3e- =Al O2- +2H2O 正極：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH- 總反應(yīng)： 2Al+2OH- +2H2O =2Al O2- +3H2 稀 硫 酸負(fù)極： Mg - 2e- = Mg2+ + 2H2O 正極： 2H+ + 2e- = H2總反應(yīng)：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 NaOH溶液注意:不同的介質(zhì)條件下的不同的電極反應(yīng)負(fù)極： Cu - 2e- = Cu 2+ 正極： 2H+NO3- + e- = NO2+H2O總反應(yīng)：Cu

10、+ 4H+ +2NO3- = 2NO2+ Cu 2+ + 2H2O稀H2SO4負(fù)極： Al - 3e- =Al 3+ + 2H2O正極： 2H+ + 2e- = H2總反應(yīng)：2Al + 6H+ = 2Al 3+ +3H2 負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+正極： 2H+ + 2e- = H2總反應(yīng)：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 稀硫酸FeCuFeCuNaCl溶液負(fù)極：Fe - 2e- = Fe2+正極：2H2O +O2 + 4e- = 4OH-總反應(yīng)： 2Fe+2H2O + O2 = 2Fe(OH)2書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：3. 負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原

11、產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如+4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在）；2. 將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；4. 溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它與H+結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH-；1. 找出氧化還原反應(yīng)中的還原劑、氧化劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。對于簡單的氧化還原反應(yīng)：負(fù)極(氧化反應(yīng))還原劑 - ne- 氧化產(chǎn)物正極(還原反應(yīng))氧化劑 + ne- 還原產(chǎn)物能量轉(zhuǎn)化電極材料電極的確定電極反應(yīng)(工作原理)形成條件電流與電子的方向(外電路) 負(fù)極：Zn - 2eZn2 發(fā)生氧化反應(yīng) 正極：2H+

12、 + 2eH2 發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極：電子流出的極(失電子)。正極：電子流入的極(得電子)。1.兩種不同的金屬。2.一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體。 3.兩活性電極。化學(xué)能電能1有兩種活潑性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極；電子：負(fù)極正極 電流：正極負(fù)極2電極插入相通的電解質(zhì)溶液中；3電極及電解液之間形成閉合的回路。4電極上自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。內(nèi)容總結(jié)1-2-1。1-2-1。用導(dǎo)線將上一實(shí)驗(yàn)中的銅片和鋅片上連接起來。在上一實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線中間接一電流計(jì)。鋅片上產(chǎn)生氣泡，銅片上無明顯現(xiàn)象。銅片上產(chǎn)生的氣體是氫氣，說明氫離子在銅片端獲得電子。鋅片溶解，銅片上產(chǎn)生氣泡，同時電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。Zn-2e- =Zn2+。Zn+2H+=Zn2+H2。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。正負(fù)兩極上進(jìn)出電子總數(shù)相等，根據(jù)電子守恒原理可進(jìn)行許多有關(guān)電極反應(yīng)的計(jì)算。利用原電池原理 可制作