《原電池(第一課時(shí))》各種化學(xué)電源寫出原電池中的總反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移和離子遷移的方向。知識(shí)回顧化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn-2e-Zn2+（氧化反應(yīng)）

正極：2H++2e-H2↑（還原反應(yīng)）

總反應(yīng)方程式：知識(shí)回顧化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置負(fù)極氧化反應(yīng)正極還原反應(yīng)e-角度1電極反應(yīng)原電池原理示意圖反思與總結(jié)負(fù)極氧化反應(yīng)正極還原反應(yīng)+-e-外電路電子遷移：負(fù)→正內(nèi)電路離子遷移：陽離子：移向正極陰離子：移向負(fù)極角度1電極反應(yīng)角度2粒子遷移原電池原理示意圖反思與總結(jié)任務(wù)一根據(jù)原電池工作原理，預(yù)測(cè)下面裝置能否形成原電池。

如果能，寫出總反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和離子遷移方向，并預(yù)測(cè)能觀察到的現(xiàn)象。原電池原理的應(yīng)用Zn+

Cu2+Cu

+Zn2+電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn-2e-Zn2+

正極：Cu2++2e-Cu總反應(yīng)：e-Zn2+CuZnCuSO4溶液Cu2+任務(wù)一原電池原理的應(yīng)用觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中哪些與預(yù)測(cè)一致，哪些與預(yù)測(cè)不同？任務(wù)一原電池原理的應(yīng)用觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中哪些與預(yù)測(cè)一致，哪些與預(yù)測(cè)不同？任務(wù)一原電池原理的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅片、鋅片表面均附著紅色固體，電流表指針偏轉(zhuǎn)，但電流逐漸衰減。相同：銅片表面附著紅色固體，電流表指針偏轉(zhuǎn)。不同：鋅片表面附著紅色固體

電流逐漸衰減觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中哪些與預(yù)測(cè)一致，哪些與預(yù)測(cè)不同？任務(wù)一原電池原理的應(yīng)用請(qǐng)分析“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減”的原因。思考Zn片請(qǐng)分析“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減”的原因?，F(xiàn)象原因鋅片表面附著紅色固體電流逐漸衰減思考觀點(diǎn)1現(xiàn)象原因鋅片表面附著紅色固體Zn與Cu2+直接接觸發(fā)生反應(yīng)電流逐漸衰減轉(zhuǎn)移的電子沒有經(jīng)過導(dǎo)線，電流逐漸衰減，鋅與CuSO4溶液的接觸面積減少觀點(diǎn)2現(xiàn)象原因鋅片表面附著紅色固體Zn片、附著在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原電池，促進(jìn)了Cu在鋅片表面析出。電流逐漸衰減轉(zhuǎn)移的電子沒有經(jīng)過導(dǎo)線，電流逐漸衰減為什么沒有直接利用該裝置作為化學(xué)電源？

思考裝置攜帶不方便能量轉(zhuǎn)化不充分……為什么沒有直接利用該裝置作為化學(xué)電源？

思考理想的化學(xué)電源的特點(diǎn)：便于攜帶內(nèi)阻小質(zhì)量小反復(fù)使用單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多價(jià)格便宜體積小連續(xù)工作壽命長(zhǎng)如何實(shí)現(xiàn)？……該裝置能量轉(zhuǎn)化率低的原因是什么？如何解決？任務(wù)二原電池裝置的改造解決問題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸方案展示兩個(gè)溶液間缺少離子導(dǎo)體，無法形成閉合回路。為什么沒有電流？該如何解決？任務(wù)二原電池裝置的改造鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，K+和Cl-可在其中自由移動(dòng)。鹽橋一種凝膠態(tài)的離子導(dǎo)體任務(wù)二原電池裝置的改造↑↑Cl-K+觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象雙液電池的工作原理CuSO4溶液ZnCue-Zn2+Cu2+Cl-K+負(fù)極：Zn-2e-Zn2+

正極：Cu2++2e-Cu鹽橋中的離子遷移進(jìn)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。ZnSO4溶液e-雙液電池單液電池請(qǐng)繪制前面雙液電池的工作原理示意圖。要求包括以下內(nèi)容：（1）注明原電池的組成；（2）標(biāo)明氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域；（3）標(biāo)明電子的運(yùn)動(dòng)方向和陰離子、陽離子的遷移方向。任務(wù)二原電池裝置的改造+-方案展示負(fù)極氧化反應(yīng)正極還原反應(yīng)電池工作時(shí)，裝置中各物質(zhì)或材料的作用是什么？能否用其他物質(zhì)或材料代替？思考各部分的作用Cu片電極材料Zn片電極反應(yīng)物電極材料CuSO4溶液電極反應(yīng)物離子導(dǎo)體ZnSO4溶液離子導(dǎo)體鹽橋離子導(dǎo)體導(dǎo)線電子導(dǎo)體任務(wù)二原電池裝置的改造各部分的作用Cu片電極材料Zn片電極反應(yīng)物電極材料CuSO4溶液電極反應(yīng)物離子導(dǎo)體ZnSO4溶液離子導(dǎo)體鹽橋離子導(dǎo)體導(dǎo)線電子導(dǎo)體任務(wù)二原電池裝置的改造原電池的構(gòu)成要素還原劑-氧化反應(yīng)、氧化劑-還原反應(yīng)離子導(dǎo)體電極材料電極反應(yīng)電子導(dǎo)體反思與總結(jié)內(nèi)電路，實(shí)現(xiàn)離子定向遷移進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移的場(chǎng)所外電路，實(shí)現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移基本要素原電池雙液電池單液電池電極反應(yīng)正極：Cu2++2e-Cu負(fù)極：Zn-2e-Zn2+

正極：Cu2++2e-Cu負(fù)極：Zn-2e-Zn2+

電極材料正極：銅片;負(fù)極：鋅片正極：銅片;負(fù)極：鋅片離子導(dǎo)體ZnSO4溶液、鹽橋、CuSO4溶液CuSO4溶液電子導(dǎo)體導(dǎo)線導(dǎo)線雙液原電池解決了電池自損耗的問題。根據(jù)原電池工作原理，將下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池：2Fe3++2I-2Fe2++I2評(píng)價(jià)活動(dòng)要求：（1）分別寫出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。（2）根據(jù)原電池構(gòu)成要素，選擇合適的物質(zhì)或材料，并畫出原電池的工作原理示意圖。（1）氧化反應(yīng)：2I--2e-I2還原反應(yīng)：2Fe3++2e-2Fe2+（2）（2）（1）氧化反應(yīng)：2I--2e-I2還原反應(yīng)：2Fe3++2e-2Fe2+同學(xué)甲同學(xué)乙方案展示石墨石墨石墨石墨（1）氧化反應(yīng)：2I--2e-I2還原反應(yīng)：2Fe3++2e-2Fe2+（2）（2）（1）氧化反應(yīng)：2I--2e-I2還原反應(yīng)：2Fe3++2e-2Fe2+同學(xué)甲同學(xué)乙方案展示石墨石墨石墨石墨實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象KI溶液FeCl3溶液含KCl溶液濾紙條滴加淀粉液滴加鐵氰化鉀溶液（2）同學(xué)丙方案展示只允許K+或Cl-通過的隔膜（1）氧化反應(yīng)：2I--2e-I2還原反應(yīng)：2Fe3++2e-2Fe2+自發(fā)的氧化還原反應(yīng)閉合回路原電池化學(xué)能電能離子導(dǎo)體電極材料電極反應(yīng)反思與總結(jié)原電池工作原理電子導(dǎo)體還原反應(yīng)氧化反應(yīng)理想的化學(xué)電源的特點(diǎn)：便于攜帶內(nèi)阻小質(zhì)量小反復(fù)使用單位質(zhì)量或單位體積輸出的能量多價(jià)格便宜體積小連續(xù)工作壽命長(zhǎng)如何實(shí)現(xiàn)？……任務(wù)一原電池工作原理[問題探究]1.Cu、Ag與稀硫酸能否設(shè)計(jì)成原電池?答案

不能。Cu、Ag與稀硫酸都不能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2.外電路中電流方向與電子的流動(dòng)方向有何關(guān)系?答案

電流方向與電子的流動(dòng)方向相反。3.試分析鐵、銅作電極,濃硝酸為電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池的正、負(fù)極及得失電子的情況,并寫出兩極的電極反應(yīng)。答案

鐵、銅及濃硝酸可構(gòu)成原電池,由于常溫下,鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化,銅會(huì)溶解,發(fā)生反應(yīng)Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反應(yīng)中銅失去電子,作負(fù)極;得到電子,鐵作正極。負(fù)極反應(yīng)為Cu-2e-===Cu2+,正極反應(yīng)為4H++2+2e-

===2NO2↑+2H2O。[深化拓展]1.兩種原電池的比較甲裝置所示原電池俗稱單液原電池,鋅片、銅片用導(dǎo)線相連后,都插入到稀硫酸中,所以,鋅片上失去的電子一部分通過導(dǎo)線流向銅片,形成電流,還有一部分直接傳遞給溶液中碰撞到鋅片上的氫離子,這一部分電子不形成電流,這種原電池供電效率不高,且電流在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減。乙裝置所示原電池俗稱雙液原電池,鋅片、銅片用導(dǎo)線相連后,鋅片插入ZnSO4溶液中,銅片插入稀硫酸中,這樣就避免了鋅片與稀硫酸直接接觸發(fā)生反應(yīng)而造成的電能損失,鋅失去的電子全部通過導(dǎo)線流向銅片,這種原電池供電效率高,且能提供較穩(wěn)定的電流。2.鹽橋的作用鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠。當(dāng)鹽橋存在時(shí),使兩個(gè)半電池中的溶液連成一個(gè)通路。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,鹽橋中的Cl-向硫酸鋅溶液方向移動(dòng),K+向稀硫酸方向移動(dòng),使硫酸鋅溶液和稀硫酸一直保持電中性,氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行,從而使電子不斷從鋅極流向銅極,能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流。[素能應(yīng)用]典例1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。

答案

(1)Cu

AgNO3溶液(2)正2Ag++2e-===2Ag

Cu-2e-===Cu2+(3)負(fù)(Cu)正(Ag)解析

原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),正極上發(fā)生還原反應(yīng),鹽橋起到形成閉合回路、平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知,電極X的材料是Cu,發(fā)生氧化反應(yīng),電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽溶液,常用AgNO3溶液。電極反應(yīng)式如下,負(fù)極:Cu-2e-===Cu2+,正極:2Ag++2e-===2Ag。電子由負(fù)極(Cu)流出,經(jīng)外電路流向正極(Ag)。

判斷原電池正、負(fù)極的方法

判斷依據(jù)負(fù)

極正

極電極材料活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬電子流動(dòng)方向電子流出極電子流入極電極上發(fā)生的反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向陰離子移向的極陽離子移向的極變式訓(xùn)練1

鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c()減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡答案

C解析

原電池反應(yīng)為Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu。Cu電極作正極,Cu2+在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于兩個(gè)半電池中的陰離子

不能透過半透膜,故c()都不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2++2e-===Cu,則乙池中的CuSO4部分轉(zhuǎn)變?yōu)閆nSO4,導(dǎo)致乙池中溶液總質(zhì)量變大,C項(xiàng)正確;陰離子不能透過半透膜,D項(xiàng)錯(cuò)誤。任務(wù)二原電池原理的應(yīng)用[問題探究]1.若純鋅與粗鋅(含F(xiàn)e、C等)分別與同濃度的稀硫酸反應(yīng)制取H2,哪種方法產(chǎn)生H2的速率大?答案

粗鋅。粗鋅中的鐵、碳可以與鋅構(gòu)成原電池,從而增大反應(yīng)速率。2.X、Y、Z、W四塊金屬板分別用導(dǎo)線兩兩相連浸入稀硫酸中構(gòu)成原電池。X、Y相連時(shí),X為負(fù)極;Z、W相連時(shí),電流方向是W→Z;X、Z相連時(shí),Z極上產(chǎn)生大量氣泡;W、Y相連時(shí),W極發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)所學(xué)內(nèi)容判斷四種金屬的活動(dòng)性順序。答案

四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱是X>Z>W>Y。[深化拓展]原電池原理的應(yīng)用(1)增大氧化還原反應(yīng)速率如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制H2,常用粗鋅,它產(chǎn)生H2的速率大。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池,增大了鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率,使產(chǎn)生H2的速率增大。(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中,負(fù)極一般為活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,正極一般為活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(3)設(shè)計(jì)原電池原電池的設(shè)計(jì)一定要滿足構(gòu)成原電池的幾個(gè)條件。設(shè)計(jì)思路:以自發(fā)的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ),把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),從而確定電極反應(yīng),以兩極反應(yīng)為依據(jù),確定電極材料及電解質(zhì)溶液,最后畫出裝置圖。(4)尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源。[素能應(yīng)用]典例2某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2+,能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(

)A.正極為Cu,負(fù)極為C,電解質(zhì)為FeCl3溶液B.正極為C,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液C.正極為Fe,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液D.正極為Ag,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為CuSO4溶液答案

B解析

將總反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),即為負(fù)極Fe-2e-===Fe2+,正極2Fe3++2e-===2Fe2+,然后根據(jù)原電池的構(gòu)成條件確定正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。因此,本題負(fù)極必是Fe,正極可為比Fe活動(dòng)性弱的金屬或非金屬導(dǎo)體,電解質(zhì)溶液為含F(xiàn)e3+的鹽溶液,所以B項(xiàng)正確。(1)設(shè)計(jì)原電池的原理原電池