原電池的設(shè)計(jì)與應(yīng)用課件

1、 原電池的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 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， 更熟練正確地書寫電極反應(yīng)式。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。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)氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池電解質(zhì)

2、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)：Zn+2H+=Zn2+H2(離子方程式）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。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)_G CAB（注意：A、B原電池

3、即以A、B為電極材料。）CuSO4溶液ZnZn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuCu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_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+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

4、能設(shè)計(jì)出別的原電池嗎？設(shè)計(jì)三 GZnCu硫酸銅負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_選用的電解質(zhì)溶液_ZnZn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuC或FeCuSO4溶液現(xiàn)有電極材料:Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片 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、

5、Cu棒、C棒、Zn片、Cu片變形設(shè)計(jì)原電池的兩極是否一定要插入同一池內(nèi)?CuSO4ZnCuZnSO4左圖原電池中:負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_總反應(yīng)_A CAB原電池要形成閉合回路，往往是將兩電極插入同一池內(nèi)G CAB設(shè)計(jì)五請(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MgMg-2e-= Mg2+2H+2e-=H2AlMg+2H+=Mg2+H2G CAB設(shè)計(jì)五請(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

6、_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Mg2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O6H2O+6e-=3H2+6OH-Al2Al+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)？ G CAB反思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。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、

7、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見的藥品和儀器（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。 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)。試填寫下列空白： 應(yīng)用乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn)，向燒杯

8、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。（3）2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 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)。試填寫下列空白： 應(yīng)用丙同學(xué)使用直流電源、石

9、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 。 電解 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

10、去得一近乎無(wú)色溶液。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-+電解質(zhì)溶液挑戰(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：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)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濃硝酸偏向Al 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：_。編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)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濃硝酸偏向Al2、寫出實(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)：_。編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)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濃硝酸偏向Al3、實(shí)驗(yàn)4中的鋁做正極還是負(fù)極？答：_，為什么？答：_。 寫出鋁電極的電極反應(yīng)式_。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？ 編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)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濃硝酸偏向Al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

13、原電池，請(qǐng)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。 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、電子流向、電極反應(yīng)類型，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)式書寫；8、原電池設(shè)計(jì)；重點(diǎn)重點(diǎn)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。2、已知氧化還原反應(yīng) Cu 2Fe

14、Cl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫出示意圖，標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式。CuCl2FeCl3ACuC正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Cu2e - Cu2+2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+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？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A電化腐蝕的因素探究 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)

15、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？哪種腐蝕最常見也最嚴(yán)重？電化腐蝕的因素探究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):負(fù)極正極電流大小Fe銅棒小碳棒大電化腐蝕的因素探究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、濃度）有關(guān)。以Cu-Fe原電池為例電解質(zhì)溶液電流大小原電池總反應(yīng)1mol/L硫酸溶液大Fe+2H+=Fe

16、2+H21mol/LNaCl溶液小2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2酒精無(wú)電解質(zhì)溶液電流大小1mol/L硫酸溶液大極稀的硫酸溶液小電化學(xué)防腐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H2SO4 B、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 G CABD問(wèn)題解決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

17、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_問(wèn)題解決O2+2CO2+4e- 2CO32-2CO+O2 2CO23.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） D C A B （B） D A B C （C） D B A C （