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(共24張PPT)
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第一節(jié) 原電池（第2課時）
一、導(dǎo)入新課
2.如何設(shè)計(jì)原電池？
1.原電池的形成條件有哪些？
3.原電池原理有哪些應(yīng)用？
二、新課講解
設(shè)計(jì)原電池
從理論上講，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)際設(shè)計(jì)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.外電路
負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì)) 正極(氧化性較強(qiáng)的物質(zhì))。
2.內(nèi)電路
將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽離子作定向運(yùn)動。
e
_
導(dǎo)線
二、新課講解
陰離子向______移動，陽離子向______移動。
e
_
負(fù)極
正極
負(fù)極
正極
二、新課講解
4.電極材料的選擇
負(fù)極一般是活潑的金屬材料，能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子。正極一般選用活潑性比負(fù)極差的金屬材料或石墨等惰性電極。
①活潑性不同的兩種金屬；
②金屬和非金屬；
③金屬和化合物；
④惰性電極。
二、新課講解
5.電解質(zhì)溶液的選擇
電解質(zhì)溶液是為正極提供放電的物質(zhì)，因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進(jìn)行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子。
二、新課講解
1.先將已知能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)。
2.根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個半反應(yīng)，找出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。
3.組成閉合回路。
原電池的設(shè)計(jì)思路 ——“兩極一液一連線”。
4.按要求畫出原電池裝置圖。
設(shè)計(jì)步驟
二、新課講解
設(shè)計(jì)鹽橋原電池的思路：
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
還原劑和氧化產(chǎn)物為負(fù)極的半電池。
氧化劑和還原產(chǎn)物為正極的半電池。
根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液。
外電路用導(dǎo)線連通，可以接用電器。
內(nèi)電路是將電極浸入電解質(zhì)溶液中，并通過鹽橋連接內(nèi)電路。
畫出裝置示意圖。
e
_
二、新課講解
結(jié)合組成原電池的條件:Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+的反應(yīng)原理，請你設(shè)計(jì)一個能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流的原電池裝置，并寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。
Fe – 2e- = Fe2+
Cu2+ + 2e- = Cu
正極：
負(fù)極：
Cu
Fe
CuSO4溶液
FeSO4溶液
鹽橋
二、新課講解
【例1】用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U形管）構(gòu)成一個原電池如圖所示.以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（ ）
A.在外電路中，電流由銅電極流向銀電極
B.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C.實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作
D .正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag
AgNO3溶液 Cu(NO3)2溶液
Ag
Cu
鹽橋
D
二、新課講解
【例2】一個完整的氧化還原反應(yīng)可以拆分，寫成兩個“半反應(yīng)”式，一個是“氧化反應(yīng)”式，一個是“還原反應(yīng)”式。如氧化還原反應(yīng)：2FeCl3 + Cu = 2 FeCl2 + CuCl2，
（1）可以寫成：氧化反應(yīng):___________________。
還原反應(yīng):___________________。
（2）請將此反應(yīng)設(shè)計(jì)成帶鹽橋的原電池，
（3）畫出裝置圖。
鹽橋
Cu
FeCl3溶液
A
CuCl2溶液
電流計(jì)
C
Cu－2e－＝Cu2+
2Fe3++2e－＝2Fe2+
二、新課講解
原電池工作原理的應(yīng)用
1．形成原電池，可以加快氧化還原反應(yīng)的速率。
如：如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制H2，常用粗鋅，原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池，增大了反應(yīng)速率。
二、新課講解
【例題】下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ）
C.粗鋅和 1mol/L 鹽酸
A.純鋅和1mol/L 硫酸
B.純鋅和18 mol/L 硫酸
D.粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液
D
二、新課講解
2．比較金屬活動性強(qiáng)弱
比較方法
一般做負(fù)極的金屬比作正極的活潑。
電極質(zhì)量減少，做負(fù)極，較活潑。
有氣體生成、電極質(zhì)量不斷增加或不變?yōu)檎龢O，較不活潑。
二、新課講解
【例1】把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b 相連時，a為負(fù)極，c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?（ ）
A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．a(chǎn)＞c＞d＞b
C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
B
二、新課講解
【例2】下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（ ）
C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極
A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出
B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多
D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)
C
二、新課講解
3.設(shè)計(jì)化學(xué)電源
尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源
4.保護(hù)金屬設(shè)備：被保護(hù)金屬作正極。
將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。
利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池
5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象。
二、新課講解
請同學(xué)們閱讀課本中P95中的，化學(xué)方程式中的變化與守恒，體會化學(xué)方程式的變化與守恒思想。
三、課堂小結(jié)
原電池
原電池的設(shè)計(jì)思路
原電池原理的應(yīng)用
外電路
內(nèi)電路
閉合電路
加快反應(yīng)速率
比較金屬活動性順序
保護(hù)金屬設(shè)備
解釋某些現(xiàn)象
四、隨堂練習(xí)
(1)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。 (　　)
(2)原電池正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)。 (　　)
(3)不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池裝置可以實(shí)現(xiàn)。 (　　)
(4)石墨棒不能用來作原電池的電極。 (　　)
(5)反應(yīng)Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+能以原電池的形式來實(shí)現(xiàn)。 (　　)
(6)NaOH+HCl=NaCl+H2O可自發(fā)進(jìn)行，可設(shè)計(jì)成原電池。 (　　)
(7)Zn-Cu-稀硫酸原電池中，正極“半電池”可為Cu-稀硫酸，負(fù)極“半電池”可為Zn-ZnSO4溶液。 (　　)
(8)CaO＋H2O===Ca(OH)2是放熱反應(yīng)，可設(shè)計(jì)成原電池。 ( )
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
√
√
√
×
×
×
×
×
四、隨堂練習(xí)
2.在Cu-Zn原電池中，200 mLH2SO4 溶液的濃度為0.125 mol/L ， 若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168 L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為___mol，溶液的pH變____。（溶液體積變化忽略不計(jì)）
0.2
解得：
y ＝0.015 (mol)
x ＝0.015 (mol)
＝
＝3.75× 10﹣ 4(mol/L )
∴pH ＝-lg3.75 ×10－4
＝4 -lg3.75
答：……
－0.015
根據(jù)電極反應(yīng)：
正極：
負(fù)極：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e- ＝H2↑
得：
2 2 22.4
x y 0.168
解：
0.2×0.125×2
c(H+)余
∴
2H+ —— 2e——H2↑
大
0.015
四、隨堂練習(xí)
3．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說法正確的是(　　)
A．電子從鋅電極通過電流表流向銅電極
B．鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移
C．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出鹽橋后，電流表仍會偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變
A
四、隨堂練習(xí)
4．分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(　　)
A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極
B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑
B
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