原電池的設(shè)計(jì)及應(yīng)用PPT課件

-,1,原電池的設(shè)計(jì)及應(yīng)用,-,2,學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)習(xí)鞏固原電池的構(gòu)成條件、工作原理；2、通過(guò)一系列設(shè)計(jì)制作原電池的活動(dòng)，更深刻地認(rèn)識(shí)原電池的構(gòu)造特點(diǎn)和工作原理，更熟練正確地書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。,-,3,-,4,一位年輕的化學(xué)家來(lái)看望格林太太，并為格林太太揭開(kāi)了病因：,由于金和鐵（鋼的主要成分）是活動(dòng)性不同的兩種金屬，唾液中含有電解質(zhì)，故構(gòu)成原電池，產(chǎn)生微小的電流，使得格林太太頭痛。因此，必須換掉其中一顆假牙。,-,5,構(gòu)成原電池一般條件：,(1)兩電極,(2)電解質(zhì)溶液,(3)形成閉合回路,兩活潑性不同的導(dǎo)電材料,-,6,請(qǐng)用銅、鋅、硫酸溶液制作原電池，并檢測(cè)出電流。注意觀察現(xiàn)象，給出合理的解釋,動(dòng)手設(shè)計(jì),-,7,氧化反應(yīng),Zn-2e-=Zn2+,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液,失e-,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生,還原反應(yīng),2H+2e-=H2,陰離子,陽(yáng)離子,負(fù)極,正極,總反應(yīng)：,復(fù)習(xí),原電池的工作原理,原電池工作原理相當(dāng)于將自發(fā)的氧化、還原兩反應(yīng)分割在正負(fù)兩極同時(shí)、不同地進(jìn)行，電子從負(fù)極定向流入正極，從而產(chǎn)生道路電流。原電池的作用是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。因此，理論上任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以分割為兩半反應(yīng)，設(shè)計(jì)為原電池。,-,8,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2可設(shè)計(jì)成銅、鋅原電池,那么能否根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2+Cu也設(shè)計(jì)一個(gè)銅、鋅原電池呢?,設(shè)計(jì)一,所選用電解質(zhì)溶液_該原電池的負(fù)極_，負(fù)極反應(yīng)_正極_，正極反應(yīng)_,（注意：A、B原電池即以A、B為電極材料。）,CuSO4溶液,Zn,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,Cu,-,9,除Zn+2H+=Zn2+H2、Zn+Cu2+=Zn2+Cu兩反應(yīng)外,若保持電極材料不變，通過(guò)改變電解質(zhì)溶液,你能再設(shè)計(jì)一個(gè)銅.鋅原電池嗎?,設(shè)計(jì)二,現(xiàn)有試劑：CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,總反應(yīng)式：_選用的電解質(zhì)溶液為_(kāi)相應(yīng)的半反應(yīng)：負(fù)極_正極_,Zn+2Fe3+=Zn2+2Fe2+,FeCl3溶液,Zn-2e-=Zn2+,2Fe3+2e-=2Fe2+,-,10,根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2+Cu已經(jīng)設(shè)計(jì)出了銅、鋅原電池，若保持總反應(yīng)不變,通過(guò)改變電極材料,你能設(shè)計(jì)出別的原電池嗎？,設(shè)計(jì)三,負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_選用的電解質(zhì)溶液_,Zn,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,C或Fe,CuSO4溶液,現(xiàn)有電極材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片,-,11,設(shè)計(jì)四,現(xiàn)在拓寬范圍，請(qǐng)你利用所提供的試劑、材料設(shè)計(jì)各種原電池。（不能與前面的設(shè)計(jì)方案雷同，即避免再設(shè)計(jì)銅、鋅原電池和總反應(yīng)為Zn+Cu2+=Zn2+Cu的原電池）,總反應(yīng)_選用的電解質(zhì)溶液_正極材料_正極反應(yīng)_負(fù)極材料_負(fù)極反應(yīng)_,請(qǐng)大家動(dòng)腦想一想,現(xiàn)有試劑：CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精現(xiàn)有電極材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片,-,12,變形設(shè)計(jì),原電池的兩極是否一定要插入同一池內(nèi)?,原電池要形成閉合回路，往往是將兩電極插入同一池內(nèi),-,13,請(qǐng)用鎂、鋁作電極,設(shè)計(jì)一個(gè)原電池所用電解質(zhì)溶液_負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_總反應(yīng)_,現(xiàn)有試劑：CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,H2SO4溶液,Mg,Mg-2e-=Mg2+,2H+2e-=H2,Al,Mg+2H+=Mg2+H2,-,14,請(qǐng)用鎂、鋁作電極,設(shè)計(jì)一個(gè)原電池所用電解質(zhì)溶液_負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_總反應(yīng)_,現(xiàn)有試劑：CuSO4溶液、ZnSO4溶液、H2SO4溶液、NaOH溶液、FeCl3溶液、NaCl溶液、酒精,NaOH溶液,Mg,2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O,6H2O+6e-=3H2+6OH-,Al,2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,從以上兩種鎂、鋁原電池中,你對(duì)原電池負(fù)極的判斷有什么認(rèn)識(shí)？,-,15,原電池一定要有活潑性不同的兩電極嗎？,不一定。因?yàn)樵姵氐碾姌O材料本身可以不參加反應(yīng)，而只起到導(dǎo)電和做載體的作用。例如燃料電池。,-,16,應(yīng)用,為省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器（用品），以巧妙的構(gòu)思，“接力”的方式，設(shè)計(jì)了比較銅與鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫(xiě)下列空白：,甲同學(xué)分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部（銅與鋅不接觸），小心向燒杯中加入稀硫酸，觀察到的現(xiàn)象是。甲同學(xué)的設(shè)計(jì)思路是。,（1）鋅片上有氣泡產(chǎn)生，銅片上無(wú)氣泡。鋅能置換出酸中的氫而銅不能。,-,17,為省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器（用品），以巧妙的構(gòu)思，“接力”的方式，設(shè)計(jì)了比較銅與鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫(xiě)下列空白：,應(yīng)用,乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn)，向燒杯中滴加溶液，進(jìn)而觀察到的現(xiàn)象是，。乙同學(xué)作出鋅、銅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱所依據(jù)的原理是，。,（2）CuSO4溶液。鋅片上有紅色銅析出，鋅片上產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快?；顫娊饘倏蓪⒉换顫娊饘?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，Zn、Cu,稀硫酸組成原電池，Zn為負(fù)極。,-,18,（3）2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4陰極上有紅色銅析出。,為省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器（用品），以巧妙的構(gòu)思，“接力”的方式，設(shè)計(jì)了比較銅與鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫(xiě)下列空白：,應(yīng)用,丙同學(xué)使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的溶液中補(bǔ)充了必要的試劑（作為電解液）。反應(yīng)在調(diào)控下隨即開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式為。獲得的實(shí)驗(yàn)明顯現(xiàn)象是。,-,19,為省藥品和時(shí)間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO4溶液；直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的藥品和儀器（用品），以巧妙的構(gòu)思，“接力”的方式，設(shè)計(jì)了比較銅與鋅金屬活動(dòng)性相對(duì)強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)。試填寫(xiě)下列空白：,應(yīng)用,請(qǐng)你再單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)（試劑、儀器自選），探究和證實(shí)鋅和銅的金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱（簡(jiǎn)要說(shuō)明操作和現(xiàn)象）。,（4）分別取一小片銅片與鋅片于試管中，向試管中加入少量的棕黃色的溶液，稍待，溶液的棕黃色褪去得一近乎無(wú)色溶液。,-,20,1、拆：將已知氧化還原反應(yīng)拆分成兩個(gè)電極反應(yīng)。,2結(jié)合電極反應(yīng)找正負(fù)極材料和合理的電解質(zhì)溶液。,設(shè)計(jì)原電池,總結(jié):,3、按要求畫(huà)出原電池裝置圖。,還原劑+氧化劑=氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物,拆：還原劑-ne_=氧化產(chǎn)物氧化劑+ne_=還原產(chǎn)物,（）,（+）,（電解質(zhì)溶液）,活潑性差的導(dǎo)體,-,21,挑戰(zhàn):,現(xiàn)有銅片、鹽酸、碳棒，其它儀器任選，（1）能否設(shè)計(jì)成原電池？說(shuō)明原因。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使銅與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，畫(huà)出示意圖。,練習(xí):,.某高中化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：,-,22,試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：1、實(shí)驗(yàn)1、2的Al所做的電極是否相同？答：_。,-,23,2、寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)3的電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式。鋁為()_；石墨為()_；電池總反應(yīng)：_。,-,24,3、實(shí)驗(yàn)4中的鋁做正極還是負(fù)極？答：_，為什么？答：_。寫(xiě)出鋁電極的電極反應(yīng)式_。,-,25,4、解釋實(shí)驗(yàn)5中電流計(jì)指針偏向鋁的原因_。5、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)：在原電池中金屬鋁做正極還是做負(fù)極受到哪些因素的影響？,-,26,練習(xí)12（07山東）：鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑?。?）寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)出正負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。,-,27,小結(jié),1、原電池的本質(zhì)；2、原電池的概念、原電池能量變化；3、原電池的構(gòu)成條件；4、原電池判定方法；5、原電池原理（總反應(yīng)、電極名稱(chēng)、電子流向、電極反應(yīng)類(lèi)型，電極反應(yīng)、總反應(yīng)與電極反應(yīng)的關(guān)系、離子流向等）；6、原電池正負(fù)極判定；7、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)；8、原電池設(shè)計(jì)；,重點(diǎn),重點(diǎn),-,28,-,29,隨堂檢測(cè),1、把金屬甲和乙分別插入稀硫酸中，觀察到金屬甲表面有氣泡產(chǎn)生，金屬乙表面無(wú)氣泡產(chǎn)生，此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明甲的金屬活動(dòng)性比乙的；若把這兩種金屬用導(dǎo)線連接后平行插入稀硫酸中，則可觀察到金屬的表面有氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后金屬的質(zhì)量減少。,-,30,2、已知氧化還原反應(yīng)Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫(huà)出示意圖，標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。,正極：,負(fù)極：,總反應(yīng)：,Cu2e-Cu2+,2Fe3+2e-2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,-,31,4.為獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流,如何將必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖）進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？,-,32,在前面的實(shí)驗(yàn)中，大家有沒(méi)有留意到不同的原電池產(chǎn)生的電流有大有小，這種差異傳達(dá)了什么信息？,現(xiàn)在就請(qǐng)大家設(shè)計(jì)方案，用實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)說(shuō)明影響鐵的電化腐蝕的因素有哪些？提示:設(shè)計(jì)幾組對(duì)比實(shí)驗(yàn),用電流大小來(lái)說(shuō)明,金屬中使用最廣泛的莫過(guò)于鋼鐵了，但由于鐵自身不能形成致密的氧化膜，我國(guó)每年因腐蝕而損失的鐵占鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，這是一個(gè)非常驚人的數(shù)目。那你知道影響鐵的電化腐蝕的因素有哪些嗎？,金屬的腐蝕包括哪兩種？哪種腐蝕最常見(jiàn)也最嚴(yán)重？,-,33,1、電解質(zhì)溶液相同時(shí)，正負(fù)極材料活潑性差異越大,產(chǎn)生的電流越大，鐵的腐蝕也越嚴(yán)重。如電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí):,-,34,2、正極材料相同時(shí)，電流大小與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)（種類(lèi)、濃度）有關(guān)。以Cu-Fe原電池為例,-,35,1、原電池原理：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,2、電解池原理：與電源負(fù)極相連的陰極保護(hù)法,-,36,1.如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（）,A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液,D,-,37,2.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?制得在6500C下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式陽(yáng)極反應(yīng)式:2CO+2CO32-4e-=4CO2陰極反應(yīng)式_總反應(yīng)式_,-,38,3.有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連結(jié)起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入的鹽溶液里，無(wú)明顯變化。如果把銅鹽浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是：（）（A）DCAB（B）DABC（C）DBAC（D）BADC,B,-,39,制作電池：,若能形成原電池，想一想，為什么？,請(qǐng)同學(xué)們課