第四节原电池的原理及其应用-新人教.ppt
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1、原电池原理,伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验:在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两种不同材料的电极,青蛙腿就像触电似的痉挛起来。,你知道其中的奥秘吗?,开 题,你听说过伏打电池吗?,【学生实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸,有何现象?,锌片上有气泡产生,原理:,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,2e-,更多资源,【实验二】锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,实验现象: 铜片上有气泡产生,问题探究,1.铜片上产生什么气体?,有人说H2是由铜和稀硫酸 在这种特定的条件下反应产生出来的。这种想法正确吗?,2.铜片上的电子从何来?,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,电流计,Zn2e
2、 = Zn2+,2H+ + 2e=H2,3.如何检验电子的流动?,问题探究,根据能量守恒原理,这种产生出来的电能是从什么能量转变来的呢?,一、原电池,化学能转变为电能的装置,原电池,电子的转移,氧化还原反应,电流,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,灯泡,1、原电池的正负极判断,负极:电子流出的一极 正极:电子流入的一极,2、电极反应,2H+2e=H2,负极:,Zn2e=Zn2+,正极:,原电池,氧化反应,还原反应,氧化还原反应,总反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式),失去电子,得到电子,Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式),铜片的作用是什
3、么? 可以用石墨代替吗?,【问题一】,【问题二】,Cu,Zn,整个装置是如何形成电流的闭合回路的?,负极,正极,【问题三】,Cu,Zn,溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动?,Zn2+,负极,正极,静电作用,【问题四】,Cu,Zn,有人说在铜锌原电池中,活泼金属失去电子,不活泼金属得到电子。这种说法正确吗?,Zn2+,负极,正极,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,【问题五】,Cu,Zn,为什么H+在铜片上得到电子?,Zn2+,负极,正极,静电斥力,静电引力,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,Zn2e=Zn2+,2H+2e=H2,氧化反应,还原反应,负极,正极,电子沿导线传递,产生电流,阳离子
4、,失去电子,溶液中阳离子得到电子,阴离子,正极,负极,SO42-,原电池工作原理小结,较活泼金属,不活泼金属或石墨,较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。,【实验探究】:将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中,是否可以形成原电池?,石墨,Al,稀硫酸,(1)说明反应的现象; (2)判断正负极; (3)写出电极反应式; (4)写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习1,Mg,Fe,稀硫酸,(1)说明反应的现象; (2)判断正负极; (3)写出电极反应式; (4)写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习2,【实验探究】:将锌片、铜片插入硫酸铜溶
5、液中,是否可以形成原电池?,(1)说明两个电极质量的变化情况; (2)判断正负极; (3)写出电极反应式; (4)写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习3,二、形成简单原电池的条件,两种不同的金属 (或一种金属与石墨)作电极 用导线相连(或直接接触) 插入电解质溶液里,形成闭合回路 金属能与电解质溶液自动发生氧化还原反应,1. 在如下图所示的8个装置中,属于原电池的有 ., ,e,课堂练习:,三、简单原电池的设计,(1)将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池。 (2)判断正负极并写出电极反应。,石墨,Fe,FeCl3溶液,负极(铁): Fe2e=Fe2+ 正极(石墨):
6、2Fe3+ + 2e=3Fe2+,干电池,纽扣电池,锂电池,化学电源,四.常见的化学电源,一次电池 二次电池 高能电池 燃料电池,锌锰干电池,四.常见的化学电源,.干电池(一次电池),电极: Zn为负极,碳棒为正极,电解液:NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末,吸收正极 产生的H2,防止产生极化现象。,负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氢 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨,电极方程式:,四.常见的化学电源,铅蓄电池,电极:Pb为负极;PbO2为正极.,电解液:30
7、%的H2SO4溶液,电极反应式:,负极(Pb): Pb + SO42 -2e-PbSO4,正极(PbO2):PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,拓展创新,.铅蓄电池(二次电池),(1.251.28g/cm-3),课堂练习:,2.铅蓄电池(原电池)的电极分别是PbO2和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根据上述反应,判断: 1)原电池的负极是(填电极材料)_ 2)工作时蓄电池负极反应式为_ 3)工作时蓄电池里电解质溶
8、液的PH变化:_,电极: Zn为负极,Ag2O为正极,电解液: KOH溶液,电极反应式:,负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-,总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2,拓展创新,银锌电池,.高能电池(银锌电池、锂电池),电极: Pt制作的惰性电极,电解质溶液: KOH溶液,负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,总反应:2H2+ O22H2O,拓展创新,氢氧燃料电池,若为酸性介质,试写出电极反应式?,思考:,负极:2H2
9、- 4e- 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/海水-空气电池),铝-空气-海水电池,.新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/铝-海水-空气电池),1991年,我国首创,用作海上标志灯。以海水为电解液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极:4A1-12e- 4A13+ 正极:3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为:4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比“干电池”的能量高2050倍。,甲烷-氧燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极 上分别通甲烷和氧气: 负极
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