(理科上课用)《原电池的工作原理》.ppt
原电池的工作原理,第一课时,化学能转化为电能,生活中我们常使用各种各样的电池,用于“神七”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,练习：请根据在化学必修2中所学原电池 有关知识，填空：右图是一个 池，其中Zn 为 极，Cu为 极，电极反应分别是Zn:,Cu:；总反应方为。该装置将 能转化为 能。请在右图上标出正负极名称和电子的流动方向。,温故知新,原电,负,正,Zn-2e-=Zn2+,2H+2e-=H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,化学,电,e-,正极,负极,原电池的工作原理,温故知新,1、原电池：把化学能转化为电能的装置。,2、构成原电池的条件,（1）有二种活泼性不同的金属（或金属与非金属）做电极；（2）两电极在电解质溶液中；（3）形成闭合回路;（4）有自发的氧化还原反应。,（两极一液成回路、自发）,原电池的工作原理,练 习,判断下列装置是否能形成原电池？,A,B,C,D,E,F,CDE,上节课我们学习了化学能与电能的相互转化，请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应，并设计实验方案加以证明。,思考：,原电池的工作原理,活动与探究1,实验1：将锌片加入CuSO4溶液中，测量溶液温度的变化，分析能量变化的情况。记录实验1的现象和结论。,现象：,锌片溶解,有红色物质析出，温度计显示温度迅速上升.,结论（反应的实质）：,Zn+Cu2+Zn2+Cu,该反应为放热反应,原电池的工作原理,活动与探究2,实验2：请用所提供的试剂与仪器，试设计将反应释放的能量转化为电能，自己动手画出一 套原电池装置。注意：要能证明该装置有电流的产生。,试剂和仪器：CuSO4溶液，锌片，铜片，电流计，小灯泡，导线，大烧杯。,原电池的工作原理,活动与探究,实验2：请用所提供的试剂与仪器，自己动手画出一套原电池装置。注意：要能证明该装置有电流的产生。,现象：,结论：,锌片溶解而变细，铜上有红色物质析出，电流计指针发生偏转。,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,CuSO4溶液颜色变浅,原电池的工作原理,A,锌,e-,e-,铜,SO42-,Cu2+,SO42-,Cu2+,Cu2+,Zn2+,Cu2+,Cu2+,SO42-,CuSO4溶液,Cu2+,SO42-,e-,e-,e-,e-,+,思考与讨论,该电池的电子流向？电极反应？,Zn2+,SO42-,e-,原电池的工作原理,思考：,下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不行，将如何改进使其形成原电池？,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,原电池的工作原理,思考：,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,盐桥：在U形管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。离子在盐桥中能移动。,改进的装置：,原电池的工作原理,交流研讨：,1、在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？2、在盐桥插入之后，检流计指针是否发生偏转？3、该装置与普通锌铜原电池相比，有什么不同的地方？4、左右烧杯中各发生了什么反应？,半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。,原电池的工作原理,盐桥的作用：盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使两电解质溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极，使电流持续传导。,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,总反应：Zn+Cu2+Zn2+Cu,原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，两个原电池装置本质上是完全相同的。,优点：能得到持续、稳定的电流。,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷,提出问题：视频是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？,造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。,对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P21图1-3-4）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,原电池的工作原理,练习：,为获得较长时间的稳定电流，如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e-=Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e-=Cu,Zn-2e-=Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,2写出下列原电池装置中的电极反应和电池反应。,Fe,C,Ag,三、原电池的正负极的判断方法,微观判断（根据电子、电流、阴阳离子的移动方向）,电子流出的极阴离子移向的极,负极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极工作后 质量减少的电极,负极正极,正极负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,宏观判断：根据电极材料根据原电池电极发生的反应根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：,负极正极,电子流入的极阳离子移向的极,电子流出的极阴离子移向的极,正极,电子流入的极阳离子移向的极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,发生氧化反应的极发生还原反应的极,宏观判断：根据电极材料根据原电池电极发生的反应,发生氧化反应的极发生还原反应的极,一定吗？,判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。,负极：Cu 失电子 Cu-2e-=Cu2+正极：Fe3+得电子 2Fe3+2e-=2Fe2+,Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应,拆成离子方程式：,Cu+2Fe3=Cu2+2Fe2,根据化合价升降判断正负极,四、电极方程式的书写,1.简单原电池电极方程式的写法,电解质溶液和电极材料的选择,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,请写出右边原电池的电极方程式。,总反应方程式：,负极：Al，失e-2Al-6e 2Al3+,2Al3+8OH-=2Al（OH4）-,负极总反应：2Al+8OH-6e 2Al（OH4）-,正极：总反应负极反应,6H2O 6e 6OH 3H2,拆成离子方程式：,2Al+2OH+6H2O=2Al（OH4）-+3H2,根据化合价升降判断正负极,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,2、已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3=2FeCl2 CuCl2，利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。,正极：,负极：,总反应：,CuCu2+2e-,2Fe3+2e-2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,再见,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,（2）平衡电荷。在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,Cu,Zn,2e-,Cu2+,2e-,Cu2+,CuCu,Zn2+,CuSO4溶液,Zn2+,CuSO4,
