《原电池的工作原理》由会员分享,可在线阅读,更多相关《原电池的工作原理(25页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、请问:请问: Zn和稀硫酸反应是吸热反应还和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应?是放热反应?活动与探究一活动与探究一 向盛有向盛有30ml 1.0mol/LCuSO4溶液的小烧杯中溶液的小烧杯中,加入适量锌粉,用手摸烧杯的外壁。加入适量锌粉,用手摸烧杯的外壁。现象现象现象现象: : : :结论结论结论结论: : : :Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu化学能化学能 热能热能锌粉逐渐溶解,产生红色物质;溶液温度升高。锌粉逐渐溶解,产生红色物质;溶液温度升高。请问:请问: 有没有方法将前面两个反应中有没有方法将前面两个反应中的热能以电能的形式释放出来呢?的热能以电能的形式释放出来呢?原电池:原电池
2、:将化学能转化为电能的装置。将化学能转化为电能的装置。 将将Zn片片,Cu片用一导线连片用一导线连接再浸在接再浸在H2SO4溶液中,有什溶液中,有什么现象?么现象? 若若导线间接一电流计有何导线间接一电流计有何现象产生?现象产生?为什么?为什么?知识回顾:知识回顾:锌片锌片(-):Zn 2e- = Zn2+铜片铜片(+):2H+ + 2e- = H2电池反应:电池反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2探究探究请你设计实验把Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu这个反应释放的能量转化成电能,并通过实验现象证明电能的产生。实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件硫酸铜溶液锌片:
3、锌片:Zn 2e- = Zn2+铜片:铜片:Cu2+ + 2e- = Cue-氧化反应氧化反应(负极负极)还原反应还原反应(正极正极)总式:总式:Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 盐桥:在盐桥:在U型管型管中装中装 满用琼脂满用琼脂封口的封口的饱和饱和KCl溶液溶液。1、盐桥、盐桥的作用的作用(1)使整个装置构成通路)使整个装置构成通路(2)平衡电荷)平衡电荷 (保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性)保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性)2、 此电池的优点?此电池的优点?能产生持续能产生持续、稳定的电流稳定的电流,提高原电池电流效率。,提高原电池电流效率。实验探究形成
4、原电池的条件实验探究形成原电池的条件小结:一、原电池形成的条件1. 由两个半电池组成(用盐桥连接)半电池: 电极材料(金属或石墨)和电解质溶液2.两个半电池和外电路要形成闭合回路3.有自发的氧化还原反应发生 ABCDEF下列哪些装置能构成原电池?下列哪些装置能构成原电池?CuZn酒精酒精A硫酸铜硫酸铜ZnZnAGZnCu稀稀H2SO4CCu稀硫酸稀硫酸 想一想CuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液稀硫酸稀硫酸CFeA食盐水食盐水FeCA电解质溶液电解质溶液失失e-,沿导线传递,有电流产生沿导线传递,有电流产生阳离子阳离子负极负极正极正极 阳离子阳离子二、原电池工作原理:二、原电池工作原理:发发生生氧氧化
5、化反反应应发发生生还还原原反反应应阴离子阴离子正、负极的确定正、负极的确定 阳离子阳离子负极负极(): 电电 子子电电 流流是是不活泼金属或非金属不活泼金属或非金属,正极正极(+):是是活泼金属活泼金属,本身本身失去电子失去电子,发生发生氧化反应,氧化反应,进电子进电子 ,本身不反应,本身不反应,得电子得电子发生发生还原反应还原反应,是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子要用到金属活动性顺序表:要用到金属活动性顺序表:注意:注意:K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au活泼性,还原性依次减弱。活泼性,还原性依次减弱。三、简单原电池正负极的判断方法三、简
6、单原电池正负极的判断方法:质量减小质量减小。质量增加质量增加 或或 生成气体生成气体把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连可以组成几个酸中,用导线两两相连可以组成几个原电池。若原电池。若a、b 相连时相连时a为负极;为负极;c、d相连时电流由相连时电流由d到到c;a、c相连时相连时c极上产生大量气泡;极上产生大量气泡;b、d相连时相连时b上上 有大量气泡产生,则四种金属的活动有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序由强到弱为性顺序由强到弱为 ( )Aabcd BacdbCcabd DbdcaB四、原电池电极反应式的书写四、原电池电极反应式的书写: :1.先判断
7、正负极:先判断正负极:2.负极负极: Mne- = Mn+3.正极正极:(1)在酸溶液中在酸溶液中: 2H+ + 2e- =H2(析氢腐蚀析氢腐蚀)(2)在含不活泼金属阳离子的盐溶液中在含不活泼金属阳离子的盐溶液中: 例如:例如: Cu2+ + 2e- = Cu 或或 Ag+ + e- =Ag (3)在中性或碱性溶液中在中性或碱性溶液中(NaCl、NaOH): O2+ 2H2O + 4e- = 4OH (吸氧腐蚀吸氧腐蚀)4.检查检查: 正负电极得失电子守恒正负电极得失电子守恒稀硫酸稀硫酸CFeA写一写判断下列原电池正负极,写出电极反应式和电池反应式判断下列原电池正负极,写出电极反应式和电池反
8、应式. .负极(负极( ) _正极(正极( ) _电池反应:电池反应: _CuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液食盐水食盐水FeCA活动与探究根据离子反应Fe+Cu 2 =Fe 2 +Cu 设计一个原电池,并与同学讨论解决课本P14“活动与探究”中问题1和2。根据离子反应Cu+2Fe 3 =2Fe 2 +Cu 2 2设计一个原电池。利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ,设计一个,设计一个单液原电池,一个双液原电池(使用盐桥),画出单液原电池,一个双液原电池(使用盐桥),画出原电池的示意图,并写出电极反应。原电池的示意图,并写出电极反应。 参考答案参考答案 (+)(-) G Zn
9、 Pt FeCl3溶液溶液负极(负极(Zn):):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)(氧化反应)正极(正极(Pt或或C):):2Fe3+2e-=2Fe2+(还原反应)(还原反应)(+)(-)盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 原电池的原电池的设计设计:方法点拨:理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。1、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别做原电池的负极和正极。应,分别做原电池的负极和正极。2、确定电极材料、确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质
10、,可用该金属直接做如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接做负极,如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极,如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极;发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。负极;发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。3、确定电解质溶液、确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液4、构成闭合回路、构成闭合回路注意点:1 1、原电池的工作原理是将氧化还原反应分在原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正(还原)、负(氧化)两极进行,负极上失正(还原)、负(氧化)两极进行,负极上失去的电子沿导线流入正极,从而产生电流。去的电子沿导
11、线流入正极,从而产生电流。2、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,根据电子电子守恒守恒原理可进行许多有关电极反应的计算。原理可进行许多有关电极反应的计算。3、原电池反应跟直接反应差别:反应速率、原电池反应跟直接反应差别:反应速率加快加快。 4、利用原电池原理可、利用原电池原理可制作各种化学电池制作各种化学电池,如,如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池燃料电池。课堂练习:下图各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀下图各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(由快到慢的顺序为( ) A.B. C.D.C高考回顾(20
12、07年高考全国理综卷年高考全国理综卷)在盛有稀在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ( )A.正极附近的正极附近的SO42 离子浓度逐渐增离子浓度逐渐增大大 B.电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有正极有O2逸出逸出 D.铜片上有铜片上有H2逸出逸出D高考回顾:(20082008江苏高考)镍镉(江苏高考)镍镉(NiNiCdCd)可充电电池)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为解质溶液为KOHKOH溶液,其充、放电按下
13、式进行:溶液,其充、放电按下式进行:CdCd + 2NiOOH + 2H + 2NiOOH + 2H2 2O Cd(OH)O Cd(OH)2 2 + + 2Ni(OH)2Ni(OH)2 2有关该电池的说法正确的是(有关该电池的说法正确的是( )A A充电时阳极反应:充电时阳极反应:Ni(OH)Ni(OH)2 2 e e + OH + OH = = NiOOHNiOOH + H + H2 2O OB B充电过程是化学能转化为电能的过程充电过程是化学能转化为电能的过程C C放电时负极附近溶液的碱性不变放电时负极附近溶液的碱性不变D D放电时电解质溶液中的放电时电解质溶液中的OHOH向正极移动向正极
14、移动 A(08广东高考)用铜片、银片、广东高考)用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(叙述正确的是( )在外电路中,电流由铜电极流向银电极在外电路中,电流由铜电极流向银电极正极反应为:正极反应为:Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同该原电池反应相同A. B.C.D.C高考回顾:(2007年高考海南化学卷年高考海南化学卷) 依据氧化还原反依据氧化还原反应:应:2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。盐桥XYACuSO4溶液溶液电流流计Ag请回答下列回答下列问题:(1)电极极X的材料是的材料是_;电解解质溶液溶液Y是是_;(2)银电极极为电池的池的_极,极,发生的生的电极反极反应为_X电极上极上发生的生的电极反极反应为_;(3)外外电路中的路中的电子是从子是从_电极流向极流向_电极。极。铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age AgCu -2e Cu2负负(Cu)正正(Ag)