原电池的设计与应用课件

1、 原电池的设计及应用 学习目标1、复习巩固原电池的构成条件、工作原理；2、通过一系列设计制作原电池的活动， 更深刻地认识原电池的构造特点和工作原理， 更熟练正确地书写电极反应式。一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因： 由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成原电池，产生微小的电流，使得格林太太头痛。因此，必须换掉其中一颗假牙。构成原电池一般条件：(1) 两电极(2)电解质溶液(3)形成闭合回路两活泼性不同的导电材料请用铜、锌、硫酸溶液制作原电池，并检测出电流。注意观察现象，给出合理的解释动手设计氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池电解质

2、溶液失e-,沿导线传递，有电流产生还原反应2H+2e-=H2阴离子阳离子负极正极 总反应：Zn+2H+=Zn2+H2(离子方程式）复习原电池的工作原理原电池工作原理相当于将自发的氧化、还原两反应分割在正负两极同时、不同地进行，电子从负极定向流入正极，从而产生道路电流。原电池的作用是将化学能转化为电能。因此，理论上任何一个自发的氧化还原反应都可以分割为两半反应，设计为原电池。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可设计成铜、锌原电池,那么能否根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu也设计一个铜、锌原电池呢?设计一所选用电解质溶液_该原电池的负极_，负极反应_ 正极_，正极反应_G CAB（注意：A、B原电池

3、即以A、B为电极材料。）CuSO4溶液ZnZn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuCu除Zn+2H+=Zn2+H2、Zn+Cu2+=Zn2+Cu两反应外,若保持电极材料不变，通过改变电解质溶液, 你能再设计一个铜.锌原电池吗?设计二现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精总反应式：_选用的电解质溶液为_相应的半反应：负极_ 正极_Zn+2Fe3+=Zn2+2Fe2+FeCl3溶液Zn-2e-=Zn2+2Fe3+2e-=2Fe2+根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu已经设计出了铜、锌原电池，若保持总反应不变, 通过改变电极材料,你

4、能设计出别的原电池吗？设计三 GZnCu硫酸铜负极_负极反应_正极_正极反应_选用的电解质溶液_ZnZn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuC或FeCuSO4溶液现有电极材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片 设计四现在拓宽范围，请你利用所提供的试剂、材料设计各种原电池。（不能与前面的设计方案雷同，即避免再设计铜、锌原电池和总反应为Zn+Cu2+=Zn2+Cu的原电池 ）总反应_ 选用的电解质溶液_正极材料_ 正极反应_负极材料_ 负极反应_请大家动脑想一想现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、 NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精现有电极材料:Fe棒、

5、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片变形设计原电池的两极是否一定要插入同一池内?CuSO4ZnCuZnSO4左图原电池中:负极_负极反应_正极_正极反应_总反应_A CAB原电池要形成闭合回路，往往是将两电极插入同一池内G CAB设计五请用镁、铝作电极,设计一个原电池所用电解质溶液 _ 负极_ 负极反应_正极_ 正极反应_总反应 _现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶 液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精H2SO4溶 液MgMg-2e-= Mg2+2H+2e-=H2AlMg+2H+=Mg2+H2G CAB设计五请用镁、铝作电极,设计一个原电池所用电解质溶液 _ 负极

6、_负极反应_正极_正极反应_总反应 _现有试剂： CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶 液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精NaOH溶 液Mg2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O6H2O+6e-=3H2+6OH-Al2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+3H2从以上两种镁、铝原电池中,你对原电池负极的判断有什么认识？ G CAB反思原电池一定要有活泼性不同的两电极吗？不一定。因为原电池的电极材料本身可以不参加反应，而只起到导电和做载体的作用。例如燃料电池。应用 为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、

7、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： 甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），小心向烧杯中加入稀硫酸，观察到的现象是。甲同学的设计思路是。（1）锌片上有气泡产生，铜片上无气泡。锌能置换出酸中的氢而铜不能。 为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： 应用乙同学接着甲的实验，向烧杯

8、中滴加溶液，进而观察到的现象是 ，。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱所依据的原理是，。（2）CuSO4溶液。锌片上有红色铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快。活泼金属可将不活泼金属从其盐溶液中置换出来，Zn、Cu,稀硫酸组成原电池，Zn为负极。（3）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2+ 2H2SO4 阴极上有红色铜析出。 为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： 应用丙同学使用直流电源、石

9、墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂（作为电解液）。反应在调控下随即开始，实验中有关化学反应方程式为。获得的实验明显现象是 。 电解 为省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），以巧妙的构思，“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： 应用请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象）。（4）分别取一小片铜片与锌片于试管中，向试管中加入少量的棕黄色的溶液，稍待，溶液的棕黄色褪

10、去得一近乎无色溶液。1、拆：将已知氧化还原反应拆分成两个电极反应。2结合电极反应找正负极材料和合理的电解质溶液。设计原电池总结: 3、按要求画出原电池装置图。还原剂+氧化剂=氧化产物+还原产物拆：还原剂-ne_=氧化产物氧化剂+ne_=还原产物（）（+）（电解质溶液）活泼性差的导体-+电解质溶液挑战:现有铜片、盐酸、碳棒，其它仪器任选，（1）能否设计成原电池？说明原因。（2）设计实验使铜与盐酸反应生成氢气，画出示意图。 练习:.某高中化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀硫酸偏向Al2Al

11、、Cu稀硫酸偏向Cu3Al、石墨稀硫酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al 试根据上表中的实验现象回答下列问题：1、实验1、2的Al所做的电极是否相同？答：_。编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀硫酸偏向Al2Al、Cu稀硫酸偏向Cu3Al、石墨稀硫酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al2、写出实验3的电极反应式和电池总反应方程式。铝为( )_；石墨为( )_；电池总反应：_。编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀硫酸偏向Al2Al、Cu稀硫酸偏向Cu3Al、石墨稀硫酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液

12、偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al3、实验4中的铝做正极还是负极？答：_，为什么？答：_。 写出铝电极的电极反应式_。4、解释实验5中电流计指针偏向铝的原因_。5、根据实验结果总结：在原电池中金属铝做正极还是做负极受到哪些因素的影响？ 编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀硫酸偏向Al2Al、Cu稀硫酸偏向Cu3Al、石墨稀硫酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al练习12（07山东）：铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式（2）若将（1）中的反应设计成

13、原电池，请画出原电池的装置图，标出正负极，并写出电极反应式。 小结1、原电池的本质；2、原电池的概念、原电池能量变化；3、原电池的构成条件；4、原电池判定方法；5、原电池原理（总反应、电极名称、电子流向、电极反应类型，电极反应、总反应与电极反应的关系、离子流向等）；6、原电池正负极判定；7、电极反应式书写；8、原电池设计；重点重点随堂检测 1、把金属甲和乙分别插入稀硫酸中，观察到金属甲表面有气泡产生，金属乙表面无气泡产生，此实验说明甲的金属活动性比乙的 ；若把这两种金属用导线连接后平行插入稀硫酸中，则可观察到金属 的表面有气泡产生，一段时间后金属 的质量减少。2、已知氧化还原反应 Cu 2Fe

14、Cl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。CuCl2FeCl3ACuC正极：负极：总反应：Cu2e - Cu2+2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+4.为获得较长时间的稳定电流,如何将必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A电化腐蚀的因素探究 在前面的实验中，大家有没有留意到不同的原电池产生的电流有大有小，这种差异传达了什么信息？ 现在就请大家设计方案，用实验事实来说明影响铁的电化腐蚀的因素有哪些？提示:设

15、计几组对比实验,用电流大小来说明 金属中使用最广泛的莫过于钢铁了，但由于铁自身不能形成致密的氧化膜，我国每年因腐蚀而损失的铁占钢铁年产量的十分之一，这是一个非常惊人的数目。那你知道影响铁的电化腐蚀的因素有哪些吗？ 金属的腐蚀包括哪两种？哪种腐蚀最常见也最严重？电化腐蚀的因素探究1、电解质溶液相同时，正负极材料活泼性差异越大,产生的电流越大，铁的腐蚀也越严重。如电解质溶液为CuSO4溶液时:负极正极电流大小Fe铜棒小碳棒大电化腐蚀的因素探究2、正极材料相同时，电流大小与电解质溶液的性质（种类、浓度）有关。以Cu-Fe原电池为例电解质溶液电流大小原电池总反应1mol/L硫酸溶液大Fe+2H+=Fe

16、2+H21mol/LNaCl溶液小2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2酒精无电解质溶液电流大小1mol/L硫酸溶液大极稀的硫酸溶液小电化学防腐1、原电池原理：牺牲阳极的阴极保护法2、电解池原理：与电源负极相连的阴极保护法1.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ） A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4 B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸 C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液 D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液 G CABD问题解决2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的

17、熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在6500C下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式 阳极反应式:2CO+2CO32- - 4e-=4CO2 阴极反应式_ 总反应式_问题解决O2+2CO2+4e- 2CO32-2CO+O2 2CO23.有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连结起来，浸入电解质溶液中，不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入的盐溶液里，无明显变化。如果把铜盐浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是： （ ） （A） D C A B （B） D A B C （C） D B A C （