原电池1

第四章 电化学基础 第四章 电化学基础 第一节 原电池 一、学习目标 体验化学能与电能相互转化的过程 二、学习重点 初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、学习难点 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。 四、学习过程 【温习旧知】 1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_______________反应。 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____（填“正”或“负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。 （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. 3、原 电 池 原 理 ： 填写页中的空白 【学习新知】 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究 【思考与交流】上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？ 原因： 改进措施： 【自学指导一】观察实验4-1，说出实验现象。 【思考与交流】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？[附：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] 产生持续、稳定的电流的原因 盐桥的作用 请同学们思考： 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？ 指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。 负极（ 片）： 正极（ 片）： 电池反应（总化学方程式）： 电池符号： （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。 ①在这类电池中，用 较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子； 用 较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 ②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。 练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极 （2）探究组成原电池的条件 （2）组成原电池的条件 （1） 。 （2） 。 （3） 。 （4）内部条件： 。 练习1.下列哪几个装置能形成原电池？ 练习2.一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（ ） A B C D 正极 Zn Cu Cu Fe 负极 Cu Zn Zn Zn 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl （3）原电池的正负极的判断方法 微观判断（根据电子流动方向） 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： 练习3：某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu 练习4：由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( ) A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小 练习5：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a 练习6：如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（ ） A. 铁圈和银圈左右摇摆不定 B. 保持平衡状态 C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜 （4）电解质溶液和电极材料的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但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。 ①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 ②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 ③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极 ④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt 练习7：请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。你有哪些可行方案? 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。 三、原电池的主要应用： 1.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； 3.进行金属活动性强弱比较； 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。 5.解释某些化学现象 原电池原理应用： (1)比较金属活动性强弱。 练习8：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 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； C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强； (2)比较反应速率 练习9 ：下列制氢气的反应速率最快的是 A纯锌和1mol/L 硫酸； B纯锌和18 mol/L 硫酸； C粗锌和 1mol/L 盐酸； D粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。 (3)比较金属腐蚀的快慢 练习10：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 练习11：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 (4)判断溶液pH值变化 练习12：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_________？（溶液体积变化忽略不计） (5)原电池原理的综合应用 练习13：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 拓展练习 （1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。 两极反应式为：正极 ； 负极 。 该装置将 能转化为 能。 （2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为 ， 总反应方程为 。 【小 结】 原电池 １定义: 2、原电池的工作原理 较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。 负极 正极 （1）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理 （2）形成原电池的条件 （3）原电池的正负极的判断方法 （4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）