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化学能转化为电能——电池
;第一课时
原电池的工作原理;1.原电池的概念:将_______能转化为_______能的装置。
2.构成原电池的条件:
(1)自发进行的______________反应。
(2)电极__________和电极__________。
(3)__________导体和__________导体。
;汽车等机动车往往需要配备电池,人造卫星、宇宙飞船等必须携带电池,人们在日常生活中也经常要使用电池……这些足以说明电池的重要作用。;现在,为满足人们生产和生活水平不断提高的需要,性能优异的新型电池相继出现,如锌银电池、锂电池、燃料电池等。那么,电池究竟是一种什么样的装置?他们在工作时,装置中发生了什么变化?
;一.原电池的工作原理;活动探究探秘铜锌原电池
预测:你认为图1—2—2所示装置是否能够构成原电池,将化学能转化为电能?请说明理由。
;铜片、锌片、1mol·L-1CuSO4溶液、1mol·L-1ZnSO4溶液
烧杯、导线、盐桥、检流计
实验方案实施
1.按装置(a),完成实验并回答下列问题:
有关的实验现象是①锌片______,铜片______,CuSO4溶液颜色___________;
;②电流表的指针___________,装置中的能量变化
是______________________。该装置称作原电池。
2.按装置(b),完成实验,并回答下列问题:
(1)实验过程中,能观察到的
实验现象是①锌片___________,
铜片_________;
②电流表指针_________;
③CuSO4溶液的颜色__________________。
;实验现象;实验结论
两套装置,检流计指针均发生偏转,说明均有电流产生,即发生了化学能转化为电能的过程,都形成了原电池。
;1.分析(a)(b)两个原电池各部分的作用,确定其电极反应物、电极材料和离子导体。
2.分析(a)(b)两个原电池的工作原理,写出电极反应式。
3.分析(a)(b)两个原电池,说明各自的优缺点。
;;两个原电池的工作原理及电极反应式。
;;思考交流
若用温度计测量溶液的温度,发现(a)装置溶液的温度略有升高,而(b)装置溶液的温度不变,试分析原因是什么?
;对比;相同点:
氧化还原反应原理;两个电极及电极反应;都能产生电流;
外电路均是电子的定向移动,内电路均是离子的定向移动。
;不同点:
单液电池Zn和Cu2+??接接触,两个半反应在同一区域进行,能量转化率低,电流强度弱不稳定,持续时间短。
双液电池Zn和Cu2+不直接接触,两个半反应在不同区域进行,能量转化率高,电流强度大稳定,持续时间长。
;归纳总结原电池的工作原理分析
;在原电池中,氧化还原反应是在两个电极上分别进行的。每个电极上或是发生失去电子的变化,或是发生获得电子的变化,分别相当于氧化还原反应的一半,这种反应称为半反应。;原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行,还原剂在负极上失去电子发生氧化反应,电子通过导线流向正极,氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。
正极得电子数目=负极失电子数目
;铜锌原电池的电流是怎样产生的
铜锌原电池中,锌片上和ZnSO4溶液中都存在Zn2+。
在锌片和溶液的接触面上,水分子与金属表面的Zn2+相互吸引,发生水合作用,使部分Zn”离开锌片进入溶液:;溶液中的Zn2+也可以沉积到锌片的表面:
发生前一过程的趋势大于后一过程,并且锌片上的电子不能自由进入溶液,这就使锌片带有负电荷。锌片表面上的电子与溶液中的Zn”因异性电荷的吸引作用分别在金属-水界面的两侧聚积,最终在锌片和ZnS0溶液的界面处达到溶解与沉积的平衡状态:;此时,由于锌片与溶液的界面两侧电荷不均等,便产生了电势差。
类似地,铜片和CuSO4溶液的界面处也存在Cu2+与Cu的溶解与沉积平衡状态。;铜原子和锌原子失电子的能力不同,因此铜电极和锌电极的溶解-沉积平衡状态不一样,两个金属单质电极材料与其溶液之间的电势差不相等。锌原子比铜原子容易失电子,在锌电极的锌片表面上积累的电子比在铜电极的铜片表面上积累的电子多,因此将两极接通构成回路时电子由锌片流向铜片。电子的移动破坏了两极的溶解-沉积平衡,锌极的平衡由于电子移走而向Zn2+溶解的方向移动,铜极的平衡由于电子移入而向Cu沉积的方向移动,结果使电子能够持续流动形成电流。;1.简单原电池电极方程式的写法
判断右边原电池的正、负极,并写出电极反应式。
先写出总反应:
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
;拆成离子方程式:
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
根据化合价升降判断正负极
负极:Cu-2e
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