資源簡(jiǎn)介

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紐扣電池
鉛蓄電池
干電池
現(xiàn)代生活離不開方便實(shí)用的化學(xué)電源。各種各樣的化學(xué)電源都是依據(jù)原電池的原理制造的。
手機(jī)電池
筆記本電池
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第一節(jié) 原電池 課時(shí)1
1.認(rèn)識(shí)原電池的形成條件、原理及應(yīng)用；
2.能根據(jù)電極反應(yīng)、電流方向或離子的移動(dòng)方向判斷原電池的
正極和負(fù)極；
3.能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式；
4.能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。
原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它的形成條件有哪些？
一、原電池的工作原理
1.原電池的形成條件
(1)有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
(2)有兩種活動(dòng)性不同的能導(dǎo)電的電極。
(3)兩極相連形成閉合回路。
①活動(dòng)性不同的金屬或非金屬導(dǎo)體（如石墨）
②兩相同的導(dǎo)體（如Pt黑）但吸附有不同的物質(zhì)導(dǎo)致其活動(dòng)性不同
外電路：用導(dǎo)線連接/兩電極直接或間接接觸
內(nèi)電路：兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中
現(xiàn)象： 。
鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色固體析出
鋅片：Zn－2e－===Zn2+
銅片：Cu2++2e－===Cu
電池總反應(yīng)：
Cu2++Zn===Cu+Zn2+
（還原反應(yīng)—正極—氧化劑）
（氧化反應(yīng)—負(fù)極—還原劑）
[思考] 在正極、負(fù)極上分別發(fā)生了什么反應(yīng)？
CuSO4
2.原電池的工作原理
CuSO4
1.電子流向：原電池中電子由負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極；兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等。
3.離子移動(dòng)方向：溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。
[思考] 電子，電流，陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)方向?yàn)椋?br/>2.電流方向：電流方向與電子流向恰好相反，即由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極。
負(fù)極
正極
e-
電解質(zhì)溶液
陰離子移向
陽(yáng)離子移向
I
[思考] 研究發(fā)現(xiàn)如果用它做電源，一段時(shí)間后，即使反應(yīng)物仍然很多，電流卻很快減弱，而且鋅片上也有紅色固體析出，為什么？該裝置中發(fā)生了哪些能量轉(zhuǎn)換？
CuSO4
電極材料與電解質(zhì)溶液接觸，部分Zn與Cu2+直接反應(yīng)，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，鋅表面也構(gòu)成了原電池，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。
如何改進(jìn)？
將鋅片與硫酸銅溶液隔離
CuSO4溶液
Zn
Cu
改進(jìn)
CuSO4溶液
Zn
Cu

ZnSO4溶液
[思考] 閉合開關(guān)后，電流表指針沒有變化，為什么？
沒有形成閉合回路
鹽橋：含有KCl飽和溶液的瓊膠
[思考] 鹽橋在此的作用是什么？
①形成閉合回路，代替兩溶液直接接觸。
②提供離子，平衡電荷。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。
3.鋅銅原電池
[思考] 該鋅銅原電池工作時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？
CuSO4溶液
Zn
Cu
ZnSO4溶液
e-
[思考] 該鋅銅原電池工作時(shí)，離子在電解質(zhì)溶液中的運(yùn)動(dòng)方向是怎樣的？
Zn2+
Cu2+
負(fù)極一端Zn失去電子變成Zn2+進(jìn)入溶液，電子由負(fù)極通過導(dǎo)線流向正極；正極一端的Cu2+獲得電子變成Cu沉積在銅片上。
[思考] 鹽橋中的離子是怎樣運(yùn)動(dòng)的？
鹽橋中的Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使氧化還原反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。
CuSO4溶液
Zn
Cu
ZnSO4溶液
[思考] 該鋅銅原電池可看作由兩個(gè)半電池組成，一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)，另一個(gè)發(fā)生還原反應(yīng)。試寫出兩個(gè)電極上的反應(yīng)及總反應(yīng)的離子方程式？
鋅片：Zn－2e－===Zn2+
銅片：Cu2++2e－===Cu
總反應(yīng)：
Cu2++Zn===Cu+Zn2+
（還原反應(yīng)）
（氧化反應(yīng)）
[思考] 依據(jù)同樣的原理，可以將其他自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。請(qǐng)利用2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu，設(shè)計(jì)原電池：
如何判斷原電池的正負(fù)極呢？
4.原電池正負(fù)極的判斷
負(fù)極
正極
離子移向
電極材料
電極反應(yīng)
電子流向
電極現(xiàn)象
活潑的金屬
較不活潑的金屬或非金屬
陽(yáng)離子移向
還原反應(yīng)
電子流入
電極增重、產(chǎn)生氣體
陰離子移向
氧化反應(yīng)
電子流出
電極溶解
CuSO4溶液
Al
Cu
Al2(SO4)3溶液
負(fù)極
正極
2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu
負(fù)極：Al－3e－===Al3+
（還原反應(yīng)）
（氧化反應(yīng)）
正極：Cu2++2e－===Cu
[設(shè)計(jì)思路]
a.有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
b.把氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，由此確定電極反應(yīng)；
c.確定電極材料及其電解液；
d.畫出原電池裝置示意圖。
5.設(shè)計(jì)原電池
二、原電池的應(yīng)用
1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱
原電池中,　　　一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,　　　一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。
正極
負(fù)極
[例1]a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)， c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?（ ）
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
B
2.加快氧化還原反應(yīng)的速率
在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，溶液中的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互干擾小,使反應(yīng)速率加快。
如：1.實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，純鋅比粗鋅與酸反應(yīng)慢。
2.實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。
3.生鐵比純鐵與酸反應(yīng)較快。
3.金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)（第三節(jié)）
將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的 而受到保護(hù)。
正極
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(1)原電池工作時(shí),正極表面一定有氣泡產(chǎn)生（ ）
(2)Mg-Al形成的原電池,Mg一定作負(fù)極 (　　)
(3)在原電池中, 正極本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng) (　　)
(4)實(shí)驗(yàn)室制備H2時(shí),用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應(yīng)效果更佳(　　)
(5)鐵銅原電池中,負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e-Fe3+ (　　)
(6)原電池工作時(shí),溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng),鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng) (　　)
(7)鋅銅原電池中,因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液,形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生 (　　)
[練一練]
2.判斷下列裝置的正負(fù)極，并寫出電極方程式？
負(fù)極：
正極：
總反應(yīng)式：
Mg-2e－===Mg2+
2H++2e－===H2↑
2H++Mg===H2↑+Mg2+
負(fù)極：
正極：
總反應(yīng)式：
2Al+2OH－+2H2O===2AlO2 +3H2↑
－
2Al+8OH－-6e－===2AlO2+4H2O
－
6H2O+6e－===6OH－+3H2↑
[注意] 原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。
3.依據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)電極X的材料是　　;電解質(zhì)溶液Y是　　　　　　　　　。
(2)銀電極為電池的　　　　極,發(fā)生的電極反應(yīng)為　　 　;
X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　。
(3)外電路中的電子是從　　　　極流向　　　極。
Cu-2e-=Cu2+
Cu
AgNO3溶液
正
2Ag++2e-=2Ag
負(fù)(Cu)
正(Ag)
①④⑤⑥
4.在如圖所示的裝置中，不能形成原電池的是 ，并指出原因。
原電池
形成條件
工作原理
鋅銅原電池
鹽橋
原電池正負(fù)極判斷
設(shè)計(jì)原電池
原電池的應(yīng)用

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