高中化学第1章化学反应与能量转化第3节化学能转化为电能__电池(第1课时)原电池的工作原理课件1鲁科选修4

选修4第1章3节 化学能转化为电能 --电池 第1课时原电池的工作原理1 学习目标 ? 了解原电池及工作原理 ? 掌握化学能转化为电能 ? 认识化学反应原理为人类提供能量 的重要性,增强创新意识 ? 一、铜锌原电池的实验探究 ? 1.装置 构成原电池的条件: (1)内部条件:能自发进行氧化还原反应; (2)外部条件: ①有两种活泼性不同的金属(或一种是非金属 单质或金属氧化物)作电极。 ②电极材料均插入电解质溶液中。 ③两极相连形成闭合电路。 讨论1:以下哪些装置可以形成原电池? Zn Cu Fe Fe Fe C Pt H2 Pt O2 CuSAO4溶液 Mg Al 稀硫酸 B Zn NaCl溶液 C Cu KOH溶液 D Fe C NaOH溶液 E 稀硫酸 稀硫酸 F 纯酒精 G ? 2.盐桥 ? (1)成分:KCl饱和溶液。 ? (2)离子移动方向:Cl-移向 ? (3C)作uS用O4 溶液。 ZnSO4 溶液;K+移向 ? ①使两个半电池溶液连成一个通路。 ? ②使两溶液保持电中性。 ? 3.实验现象 电流计指针 是否偏转 电极表面变化情况 Ⅰ 偏转 锌片质量 减少 ,铜片质量 增加 Ⅱ 偏转 锌片质量 减少 ,铜片质量 增加 ? 4.实验分析及电极反应 得失电 子 电极名 称 电极反 应 反应类 型 Zn极 失电子 负极 Zn―→Zn2+ +2e- 氧化反应 Cu极 溶液中Cu2+ 得电子 正极 Cu2++2e- ―→Cu 还原反应 电子流动 电子经导线由 负极 流向 正极 ? 二、原电池 ? 1.定义:将 化学能 转化为电能 的装置。 ? 2.构成条件 ? (1)由两种活泼性不同的金属或由金属和非金属作电极, 一般较活泼金属作 负极 ,较不活泼金属或非金属 作 正极 。 ? (2)两电极必须同时浸在 电解质溶液 中。 ? (3)两电极之间要用导线(或盐桥)形成 闭合回路 。 ? (4)能自发地发生氧化还原反应(有明显电流产生时需具 备此条件)。 原电池原理 失e,沿导线传递,有电流产生 外电路 氧化反应 还原反应 负极 铜锌原电池 正极 Zn-2e=Zn2+ 阳离子 电解质 2H++2e- =H2↑ 阴离子 溶液 阳离子 内电路 电 负极:Zn-2e- =Zn2+H2S(O4氧化反应) 极 反 应 总正反极应::2HZZ++nn2++e2H-H=SH+=O2Z↑=nZ2(+n+SH还O2原↑+反H 应↑()(离化子学方方程程式式)) ? 3.工作原理(以铜锌原电池为例) 3、原电池的工作原理: 电极 电极材料 电极反应 反应类型 总反应 负极 正极 锌片 铜片 Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应 Zn+2H+=Zn2++ H2↑ 电子流向: 电子由锌片经外电路流向铜片 (负极?正极) ① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应, ② 电子从负极经外电路流向正极, ③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。 e- A Zn- Cu Zn2+ HH++ SO42- 原电池的工作原理示意图: ? [开放探究] (1)构成原电池的化学反应有何特点? ? (2)如何用反应2Fe3++Fe===3Fe2+设计原电池? ? 提示: (1)必须是自发的氧化还原反应,原电池 是化学能转化为电能的装置,发生的反应必定是 放热反应,即反应的焓变小于零。 ? (2) (其他答案合理也可) ? 正、负极的判断 ? 1.由组成原电池的电极材料判断:一般是活泼的金属 为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ? 2.根据电流方向或电子流动方向判断:电流是由正极 流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。 ? 3.根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判 断:在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正 极,阴离子移向的极是负极。 ? 4.根据原电池两极发生的变化来判断:原电池的负极 总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还 原反应。 ? 5.根据电极是否被溶解判断:被溶解的电极为负极, 增重或有气泡产生的电极为正极。 原电池正负极判断 1.由组成原电池的电极材料判断 一般:负极- 活泼性较强 的金属 正极- 活泼性较弱的金属 或 非金属导体,以及某些金属氧化物 可以理解成: 负极与电解质溶液反应 练习:Mg-Al-H2SO4中 Al 是正极, Mg 是负极 Mg-Al-NaOH中 Mg 是正极 Al 是负极 1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子(电流)流动的方向判断 电子--由 负极 流出,流入 正极 ; 正极 负极 电流--由 流出,流入 。 1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子(电流)流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 负极-- 失 电子,发生 氧化 反应 正极-- 得 电子,发生 还原 反应 1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子(电流)流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子-向 负 极移动(负极带正电荷) 阳离子-向 正 极移动(正极带负电荷) 1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子(电流)流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断 负极-- 牺牲、溶解 ; 正极-- 增重、气泡 ; 1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子(电流)流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 5.根据电极现象来判断 6.燃料电池中 燃料在 负极 反应 氧化剂在 正极 反应 【交流 ·研讨】如何改进原电池装置? A A Zn

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