131电化学-原电池及化学电源.doc

原电池及化学电源 授课主题 原电池及化学电源 教学目标 1.理解原电池的工作原理，能够写出原电池的电极反应和原电池反应方程式 2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、反应原理及应用 3.提升学生运用氧化还原反应原理解决问题的能力 重点难点 1.原电池的电极反应和反应方程式 2.一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理 3.原电池的应用及氧化还原反应中的电子守恒 教学内容 知识梳理+经典例题 一、原电池的工作原理探究 1)如图(1)所示，观察两金属片插入溶液后检流计指针位置的变化，金属电极表面的变化以及溶液温度的变化，分析是否有电流产生。 （1） （2） 2）如图（2）所示，注意检流计指针位置的变化，判断是否有电流产生，并观察电极表面以及溶液温度的变化情况。 注意：盐桥是将热的琼脂溶液(可以是KCl溶液或可以是NH4NO3溶液)倒入U形管中(不能产生裂隙)，将冷后的U形 管浸泡在KCl饱和溶或NH4NO3溶液中制得。离子在盐桥中能定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续导电。 3) 实验记录： 电流产生情况 电极表面变化情况 温度变化情况 能量变化情况 有电流产生 锌片质量减小，同时锌片上有红色物质析出，铜片质量增加 溶液温度升高 化学能转化为电能、热能 有电流产生 锌片质量减小，铜片上有红色物质析出，铜片质量增加 溶液温度不变 化学能转化为电能 4)实验分析： 对于图（1）装置，Zn片：Zn-2e-=Zn2+； Cu片：Cu2++2e-=Cu 同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。 对于图二所示原电池：Zn片(负极)：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)； Cu片(正极)：Cu2++2e-=Cu(还原反应) 总化学方程：Zn+ Cu2+= Cu + Zn2+ 5)实验原理分析： 当有盐桥存在时，硫酸锌溶液中，Z锌片逐渐溶解，即锌被氧化，形成锌离子进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片，硫酸铜溶液中铜离子从铜片上得到电子，还原为金属铜并沉积在铜片，随着反应的进行，左边烧杯中锌离子的溶度增大，右边烧杯铜离子的溶度减小，此时。盐桥中的氯离子会移向硫酸锌溶液，钾离子会移向硫酸铜溶液，使硫酸锌溶液和硫酸铜溶液均保持中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断产生电流。 取出盐桥，锌原子失去电子成为锌离子进入溶液，使硫酸锌溶液因锌离子增加而带正电，同时铜离子获得电子成为金属铜沉淀在铜片上，使硫酸铜溶液因相对增加而带负电，这两种因素会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。 盐桥的作用：a．避免两溶液直接接触；b．连通原电池的内电路；c．平衡溶液中离子电荷 ③电流的方向总是从正极流向负极，而电路中电子流动的方向与电流的方向相反，电子是从负极流正极。因此可得出负极是容易失去电子的电极，是还原性较强的电极，负极材料是活泼性较强的材料。 单液电池 双液电池 A B A B A电池两个电极上都有汽泡 B电池两个电极上都有铜生成 A中锌板无铜析出，指针偏转，铜电极有铜产生。 B中Zn(NO3)2和Cu(NO3)2溶液滴加硝酸银溶液,指针偏转明显,反应速率加快 用做电源，效率低，时间稍长电 流就很快减弱，不适合实际应用。 1:克服了锌极板有铜析出现象；2:盐桥可连通原电池的内电路； 3:添加合适的电解质，可增加电流的密度。 二、原电池的装置及反应原理 1、概念：将化学能转化为电能的装置。 原电池的构成条件有四个： 1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。 2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 4）能自发进的氧化还原反应（有明显电流产生时需具备此条件） 2、盐桥及其作用（有关概念） 1）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 2）可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电， 铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。 3）盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 注意： ①不要形成活泼金属一定作负极的思维定式，如Mg-A