原电池的工作原理PPT学习教案

1、会计学1原电池的工作原理原电池的工作原理实验步骤实验步骤现现 象象分分 析析把铜片和锌片分别把铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中插入稀硫酸溶液中把铜片和锌片把铜片和锌片( (隔隔开开) )同时插入稀硫同时插入稀硫酸溶液中酸溶液中用导线将上一实验用导线将上一实验中的铜片和锌片上中的铜片和锌片上连接起来连接起来在上一实验的导线在上一实验的导线中间接一电流计中间接一电流计锌片上产生气泡，锌片上产生气泡，铜片上无明显现象铜片上无明显现象。根据金属活动性顺序根据金属活动性顺序：锌位于氢之前，能：锌位于氢之前，能置换出氢；铜位于氢置换出氢；铜位于氢之后，不能置换出氢之后，不能置换出氢。锌片溶解，在铜片锌片溶解

2、，在铜片上产生气泡。上产生气泡。铜片上产生的气体是氢铜片上产生的气体是氢气，说明氢离子在铜片气，说明氢离子在铜片端获得电子。端获得电子。锌片溶解，铜片上锌片溶解，铜片上产生气泡，同时电产生气泡，同时电流计指针发生偏转流计指针发生偏转。说明有电子经外电路说明有电子经外电路从锌片流向铜片，在从锌片流向铜片，在电路上产生电流。电路上产生电流。必修必修2 活动与探究活动与探究锌片上产生气泡，锌片上产生气泡，铜片上无明显现象铜片上无明显现象。把把化学能化学能转化为转化为电能电能的的装置就叫原电池装置就叫原电池1. 概念：概念：一、原电池一、原电池2. 原电池的工作原理原电池的工作原理 以以氧化还原反应氧

3、化还原反应为依据，使氧化与还原反为依据，使氧化与还原反应分别在设置的两个极上进行，从而在两极应分别在设置的两个极上进行，从而在两极间产生电流的装置，即将化学能转化为电能间产生电流的装置，即将化学能转化为电能。电解质溶液电解质溶液电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流。阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子（外电路）（外电路）原电池的工作原理原电池的工作原理电子流向电子流向(外电路

4、外电路) ：负极：负极外电路外电路 正极正极 (Zn) (导线导线) (Cu)电流流向：正极电流流向：正极(Cu) 外电路外电路 负极负极(Zn) 内电路内电路 负极负极正极正极 （内电路）（内电路） 正负两极上进出电子总数相等，根据正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒电子守恒原理原理可进行许多有关电极反应的计算。可进行许多有关电极反应的计算。 原电池反应跟直接反应差别：反应速率加快；一般原电池反应跟直接反应差别：反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。只有一个电极直接参加反应。 原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正( (还原反还原反应应) )、

5、负、负( (氧化反应氧化反应) )两极进行，负极上失去的电子流入正两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。极，从而产生电流。明确以下几点明确以下几点 利用原电池原理利用原电池原理 可可制作各种电池制作各种电池，如干电池、铅蓄，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池。选修选修4 P13 活动与探究活动与探究锌粉溶解，有红色物质析出锌粉溶解，有红色物质析出；Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu反应放热反应放热化学能转化为热能化学能转化为热能温度计显示液体的温度迅速温度计显示液体的温度迅速上升。上升。化学能转化为电能化学能转化为电能Zn-2e

6、-=Zn2+Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu2e-Cu2+2e-=Cu锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解铜上有红色物质析出铜上有红色物质析出电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s) H= -216.8kJmol-1 现象现象结论结论盐桥的作用：盐桥的作用： 在两烧杯的溶液间形成一个通路在两烧杯的溶液间形成一个通路，让，让Cl-向负极移动，向负极移动，K+向正极移动，使两烧杯中向正极移动，使两烧杯中的溶液一直保持电中性，从而使整个装置形成一的溶液一直保持电中性，从而使整个装置形成一个闭合回路，电子就能不断地从个闭合回路，电子就能不

7、断地从Zn极流向极流向Cu极。极。盐桥：盐桥：在在U型管中装型管中装满用饱和满用饱和KCl溶液和琼胶制溶液和琼胶制作成的冻胶。作成的冻胶。此电池的此电池的优点：优点：能产生能产生持续稳定持续稳定的电流。的电流。 利用锌片、铜片、稀硫酸、四氯化碳、电利用锌片、铜片、稀硫酸、四氯化碳、电流计进行实验设计，根据现象填写表格：流计进行实验设计，根据现象填写表格：ABC电流计指针偏转情况电流计指针偏转情况实验实验ZnCuH2SO4实验实验ZnZnH2SO4实验实验CuCuH2SO4实验实验ZnCu四氯化碳四氯化碳实验实验CuCu四氯化碳四氯化碳实验实验ZnZn四氯化碳四氯化碳电电极极B电电极极A 溶液溶

8、液C偏转偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转思考：思考：两电极相同两电极相同非电解质非电解质3.构成原电池的条件构成原电池的条件(1)有两个相连的电极有两个相连的电极 电极必须是导体；电极必须是导体；前提条件：发生自发进行的氧化还原反应。前提条件：发生自发进行的氧化还原反应。 (3)两电极、电解质溶液间构成闭合回路两电极、电解质溶液间构成闭合回路(电极间用导线电极间用导线连接或两电极直接接触连接或两电极直接接触)(2)两电极都两电极都接触接触电解质溶液（酸、碱、盐）电解质溶液（酸、碱、盐） 电极相连的形式可以多种多样的；电极相连的形式可以多种多样的； 电极材料可以多

9、种多样：电极材料可以多种多样： 两种活泼性不同的金属（电极参与反应）。两种活泼性不同的金属（电极参与反应）。 一种金属与一种非金属（如石墨）。一种金属与一种非金属（如石墨）。 也可以两电极都是其它材料。也可以两电极都是其它材料。正极正极负极负极电极反应电极反应电极材料电极材料电子流向电子流向电流流向电流流向离子移动离子移动反应现象反应现象阳离子移向正极阳离子移向正极不活泼金属或导电的非金属不活泼金属或导电的非金属电子流入电子流入 电流流出电流流出 发生还原反应发生还原反应 有固体析出或产生气泡有固体析出或产生气泡活泼金属活泼金属电子流出电子流出电流流入电流流入阴离子移向负极阴离子移向负极发生氧

10、化反应发生氧化反应电极材料溶解电极材料溶解正极正极负极负极负极负极正极正极负极负极正极正极 负极负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu1)制作化学电池制作化学电池5.原电池的应用：原电池的应用：3)判断金属的活泼性强弱判断金属的活泼性强弱2)加快反应速率加快反应速率 一旦形成原电池，其氧化还原反应的速率比没有形成一旦形成原电池，其氧化还原反应的速率比没有形成原电池时要快得多原电池时要快得多金属的电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀。 实验室制实验室制H2用纯锌好还是用含杂质锌好？用纯锌好还是用含杂质锌好？

11、铁为什么在潮湿的空气中更容易生锈？铁为什么在潮湿的空气中更容易生锈？ 轮船在江河中行驶与在海水中行驶哪个更容易被腐蚀轮船在江河中行驶与在海水中行驶哪个更容易被腐蚀？ 4)金属的电化腐蚀与防腐金属的电化腐蚀与防腐生活中可以用来做电池的材料：生活中可以用来做电池的材料：电极材料电极材料 番茄、苹果番茄、苹果、土豆、柠檬、土豆、柠檬、醋等、醋等电解质溶液电解质溶液 锌片、铁丝、锌片、铁丝、铜丝、铅笔芯等铜丝、铅笔芯等ZnCu练习：一个原电池的总反应的离子方程式是练习：一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu， 该反应的原电池的组该反应的原电池的组成正确的是成正确的是

12、 ABCD正极正极ZnAgCuCu负极负极CuCuZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2CZ Y X W想一想、比一比、练一练想一想、比一比、练一练 X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中四种金属片进入稀盐酸中,用导线用导线连接连接,可以组成原电池可以组成原电池,实验结果如下图所示实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为 _二、原电池电极反应的书写二、原电池电极反应的书写找出两极放电的物质找出两极放电的物质 分析电极材料，判断分析电极材料，判断是电极本身还是溶液是电极本身还是溶液中的离子参与反应。中的离子参与反应。 分

13、析分析电极参与反应生成的离子是否与电解电极参与反应生成的离子是否与电解质溶液反应。质溶液反应。选修选修4 P14 活动探究活动探究 请结合组成原电池的条件，根据离子反应：请结合组成原电池的条件，根据离子反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计一个原电池。设计一个原电池。FeCCuSO4溶液或溶液或CuCl2溶液或溶液或Cu(NO3)2溶液溶液FeC或或Cu等等Cu2+ 2e- = CuFe - 2e - = Fe2+1. 原电池结构示意图原电池结构示意图4.总反应化学方程式：总反应化学方程式：2.电极材料：电极材料： 负极负极 ，正极，正极 。电极反应式电极反应式 ： 正极正极:

14、 : 负极负极: :3.电解溶液：电解溶液：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu试一试试一试 现有现有Mg棒、棒、Al棒、导棒、导线、烧杯、线、烧杯、KOH溶液，据此请溶液，据此请你设计原电池。你设计原电池。该电池负极是该电池负极是 ，正极是正极是 。AlMg负极负极：正极正极：2Al6e-8OH- = 2AlO2-4H2O6H2O + 6e- = 3H2 6OH-总反应式：总反应式：2Al2KOH2H2O =2KAlO23 H2 负极：负极：Al+4OH- -3e- =Al O2- +2H2O 正极：正极：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH- 总反应：总反应： 2Al+2O

15、H- +2H2O =2Al O2- +3H2 稀 硫 酸负极：负极： Mg - 2e- = Mg2+ + 2H2O 正极：正极： 2H+ + 2e- = H2总反应：总反应：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 NaOH溶液注意注意:不同的介质条件下的不同的电极反应不同的介质条件下的不同的电极反应负极：负极： Cu - 2e- = Cu 2+ 正极：正极： 2H+NO3- + e- = NO2+H2O总反应：总反应：Cu + 4H+ +2NO3- = 2NO2+ Cu 2+ + 2H2O稀H2SO4负极：负极： Al - 3e- =Al 3+ + 2H2O正极：正极： 2H+ + 2e-

16、= H2总反应：总反应：2Al + 6H+ = 2Al 3+ +3H2 负极：负极： Fe - 2e- = Fe2+正极：正极： 2H+ + 2e- = H2总反应：总反应：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 稀硫酸稀硫酸FeCuFeCuNaCl溶液溶液负极：负极：Fe - 2e- = Fe2+正极：正极：2H2O +O2 + 4e- = 4OH-总反应：总反应： 2Fe+2H2O + O2 = 2Fe(OH)2书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：3. 负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（

17、如物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的价的C在酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；形式存在）；2. 将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；，总反应减去一极反应即得到另一极反应；4. 溶液中不存在溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与：在酸性溶液中它与H+结合成结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-；1. 找出氧化还原反应中的还原剂、氧化剂及氧化产物找出氧化还原反应中的还原剂、氧化剂及氧化产物、还原产物。对于简单的氧化还原反应：、还原产物。对于简单的氧化还原反应：负极负极(氧化反应氧化反应)还原剂还原剂 - ne- 氧化产物氧化产物正极正极(还原反应还原反应)氧化剂氧化剂 + ne- 还原产物还原产物能量转化能量转化电极材料电极材料电极的确定电极的确定电极反应电极反应(工作原理工作原理)形成条件形成条件电流与电子的电流与电子的方向方向(外电路外电路) 负极：负极：Zn - 2eZn2 发生氧化反应发生氧化反应 正极：正极：2H+ + 2eH2 发生还原反应发生还原反应负极：电子流出的极负极：电子流出