第一節(jié)

原電池第1課時

化學反應與電能第四章知識導航原電池原理的應用2原電池的工作原理1本節(jié)重點本節(jié)難點新課導入現(xiàn)代生活離不開方便實用的化學電源，各種各樣的化學電源都是依據(jù)原電池的原理制造的。知識梳理原電池的工作原理通過必修二的學習，我們已經(jīng)知道，將鋅片、銅片置于稀硫酸中并以導線連接起來組成原電池，可以獲得電流。鋅銅原電池示意圖大鹿化學工作室負極電極反應正極電極反應總反應方程式(還原反應)2H++2e-H2↑Zn-2e-Zn2+(氧化反應)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑知識梳理稀硫酸鋅片銅片Zn－2e－=Zn2+氧化反應負極發(fā)生溶解2H++2e－=H2↑還原反應正極產(chǎn)生氣泡外電路內(nèi)電路負極

沿導線

正極正極

沿導線

負極電子流向：電流方向：陽離子

正極陰離子

負極原電池總反應：_____________________原電池——工作原理化學反應與電能注意：電子不下水，

離子不上岸Zn+2H+=Zn2++H2↑知識梳理原電池的工作原理通過必修二的學習，我們已經(jīng)知道，將鋅片、銅片置于稀硫酸中并以導線連接起來組成原電池，可以獲得電流。鋅銅原電池示意圖大鹿化學工作室由于這種原電池中氧化反應與還原反應并沒有完全隔開，如鋅與其接觸的稀硫酸發(fā)生反應，電流會逐漸衰減(Zn+2H+=Zn2++H2↑)知識梳理為什么沒有直接利用該裝置作為化學電源呢？裝置攜帶不方便，能量轉(zhuǎn)化不充分產(chǎn)生氫氣容易爆炸電池電流電壓容易受到硫酸濃度的影響而不穩(wěn)定硫酸本身是強烈腐蝕性的，安全性差反應本身不好控制，容易發(fā)熱起火等等化學反應與電能知識梳理單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多化學反應與電能理想的化學電源的特點質(zhì)量小便于攜帶價格便宜體積小連續(xù)工作內(nèi)阻小重復使用壽命長知識梳理如何優(yōu)化這種電池呢？化學反應與電能知識梳理該裝置能量轉(zhuǎn)化率低的原因化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化由于這種原電池中氧化反應與還原反應并沒有完全隔開，如鋅與其接觸的稀硫酸發(fā)生反應，電流會逐漸衰減(Zn+2H+=Zn2++H2↑)知識梳理化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化解決問題的核心：使還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸單液雙液知識梳理化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化兩個溶液間缺少離子導體，無法形成閉合回路為什么沒有電流？該如何解決？解決問題的核心：使還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸知識梳理知識梳理一種凝膠態(tài)的離子導體化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，K+和Cl-可在其中自由移動鹽橋解決問題的核心：使還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸知識梳理化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化解決問題的核心：使還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸知識梳理化學反應與電能剖析：雙液原電池的工作原理原電池的組成負極正極知識梳理氧化反應還原反應化學反應與電能剖析：雙液原電池的工作原理標明氧化反應和還原反應發(fā)生的區(qū)域負極正極知識梳理隨著反應的進行ZnSO4溶液中Zn2+離子濃度增大，為使ZnSO4溶液保持電中性，鹽橋中的Cl-會移向ZnSO4溶液隨著反應的進行CuSO4溶液中Cu2+離子濃度減小，為使CuSO4溶液保持電中性，鹽橋中的K+會移向CuSO4溶液化學反應與電能剖析：雙液原電池的工作原理標明電子的運動方向和陰離子、陽離子的遷移方向Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu知識梳理化學反應與電能探究：原電池裝置的優(yōu)化雙液原電池的工作原理負極：Zn-2e-Zn2+

鹽橋中的離子遷移進入兩側(cè)電解質(zhì)溶液，聯(lián)通了兩側(cè)電解質(zhì)溶液，從而形成閉合回路正極：Cu2++2e-CuCl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-知識梳理雙液電池單液電池知識梳理電池工作時，裝置中各物質(zhì)或材料的作用是什么？Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-知識梳理Cu片Zn片CuSO4溶液ZnSO4溶液鹽橋?qū)Ь€化學反應與電能剖析：雙液原電池的工作原理Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-原電池中各部分的作用電極材料電極反應物

電極材料電極反應物

離子導體離子導體離子導體電子導體知識梳理雙液原電池的工作原理構(gòu)成條件化學反應與電能(進行電子轉(zhuǎn)移的場所)活動性不同的兩塊電極材料條件一電極均與電解質(zhì)溶液接觸條件二形成閉合回路條件三能自發(fā)進行的氧化還原反應條件四(內(nèi)電路，實現(xiàn)離子定向遷移)(外電路，實現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移)(還原劑-氧化反應、氧化劑-還原反應)知識梳理化學反應與電能剖析：雙液原電池的工作原理Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-原電池中各部分的作用雙液原電池解決了電池自損耗的問題知識梳理應用一

加快化學反應速率化學反應與電能總結(jié)：雙液原電池的應用原因：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互干擾減少，打破靜電屏蔽效應，電子得以順利從負極沿導線移向正極，使得反應速率增大。知識梳理應用二

比較金屬活動性強弱化學反應與電能總結(jié)：雙液原電池的應用原理：一般情況下，兩種金屬分別作原電池的兩極時，作負極的金屬比較活潑，發(fā)生氧化反應；作正極的金屬的活潑性相對較差，發(fā)生還原反應。舉例：有兩種金屬A和B，用導線連接插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)原電池原理，金屬活潑性A大于B稀硫酸A發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡B原電池正負極的判斷負極判斷依據(jù)正極不活潑金屬（非金屬）電子流向電子流入電極材料活潑金屬電子流出電流流出電流流向電流流入離子趨向陰離子移向陽離子移向電極反應氧化反應還原反應電極現(xiàn)象電極減輕電極增重或產(chǎn)生氣體或pH增大原電池拓展延伸1799年，意大利科學家伏打發(fā)明了世界上最早的電池--伏打電池。由于它的誕生，加深了人們對光、熱、電磁、化學變化之間的關系的認識，導致了與電化學、電磁相聯(lián)系的一系列重大的科學發(fā)現(xiàn)，也為電力應用開辟了廣闊的前景。人類歷史上的第一塊電池--伏打電池隨堂演練1．下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是(

)答案A解析裝置B、C中無化學反應發(fā)生；D不能形成閉合回路；只有A能形成原電池，銅電極上有氫氣產(chǎn)生。隨堂演練2．有關電化學知識的描述正確的是(

)A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應設計成原電池，把其中的化學能轉(zhuǎn)化為電能B．某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含KCl飽和溶液的瓊膠C．原電池的兩極一定是由活動性不同的兩種金屬組成D．從理論上講，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計成原電池答案D解析CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應；KCl和AgNO3反應生成AgCl沉淀易阻止原電池反應的發(fā)生；作電極的不一定是金屬，如石墨棒也可作電極。隨堂演練3．銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是(

)A．正極反應為Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從銅極流向鋅極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液答案B解析電池的正極得電子，A選項錯誤；結(jié)合該電池的裝置圖可知，該過程中的氧化還原反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B選項正確；外電路中，電子從負極流向正極，C選項錯誤；左燒杯中由于Zn失去電子形成Zn2＋，使得該燒杯中正電荷的離子增加，為維持電中性，K＋應該通過鹽橋流向CuSO4所在的右燒杯中，D選項錯誤。隨堂演練4.如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入M的濃溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中，不考慮兩球的浮力變化)(

)A．當M為CuSO4、杠桿為導體時，A端低，B端高B．當M為AgNO3、杠桿為導體時，A端高，B端低C．當M為鹽酸、杠桿為導體時，A端高，B端低D．當M為CuSO4、杠桿為絕緣體時，A端低、B端高答案A解析杠桿為導體時，該裝置形成原電池，F(xiàn)e為負極、Cu為正極，A、B、C三個選項中Fe均會溶解，質(zhì)量減輕，所以B端高。杠桿為絕緣體時，不形成原電池，D選項中只在鐵球上發(fā)生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反應，鐵球質(zhì)量增加，B端低。隨堂演練5.某化學興趣小組利用反應Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，設計了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是(

)A．Zn為負極，發(fā)生還原反應B．b電極反應式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋C．電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅答案D解析根據(jù)Cl－的移動方