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化学:1.2.1《原电池的工作原理》课件


平潭城关中学化学组 刘立 2013年1月16日

温故知新
1.原电池: 将化学能转化成电能的装置

原电池的原理: 氧化还原反应
2.电极反应
负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极:2H++2e-=H2↑ (还原反应) (离子方程式) 总反应: Zn+2H+=Zn2++H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(化学方程式)

经外电路 还原剂失去的 装置中电流方向、 思考:化学能是如何转变成电能的呢? 电子从锌极流 正负电极、电子流 出 动方向、电极上的 正极 反应情况分析 负极 还原剂(Zn)失去电 子,发生氧化反应

流入铜极.

氧化剂(H+)在铜极上 得到电子,发生还 原反应 Zn2+ H+ SO422H+ +2e-=H2

Zn-2e-=Zn2+

思考:构成原电池的 条件有哪些呢?

电流方向

原电池的工作原理
温故知新
3、构成原电池的条件 (极、电、路、自发) (1)有二种活泼性不同的金属(或金属与非金属) 做电极; (2)两电极在电解质溶液中;

(3)形成闭合回路;
(4)有自发的氧化还原反应。

原电池的工作原理
练习
判断下列装置是否能形成原电池? CDE

A

B

C

D

E

F

原电池的工作原理
自主探究1

实验:将锌片加入CuSO4溶液中,测量溶液温度的变 化,分析能量变化的情况。记录实验1的现象和结论。 现象: 锌片溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升. 结论(反应的实质):

Zn+ Cu2+ = Zn2+ + Cu

化学能

热能

原电池的工作原理
自主探究2

如果锌片加入CuSO4溶液的反应是放热反应, 请设计实验将该反应释放的能量转化为电能并 画出你所设计的实验。 试剂和仪器: CuSO4溶液,锌片,铜片,电流表,导线,大烧杯。 思考并设计实验方案,预测实验2的现象和结论。

原电池的工作原理
自主探究2

现象:
锌片溶解而变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.

结论: Zn-2e-=Zn2+ Cu2++2e-=Cu

2e-

Zn+ Cu2+ = Zn2+ + Cu

化学能

电能

原电池的工作原理
思考与讨论

该电池的电子流向?电极反应?
ee-



A



+
SO42Zn2+ Cu2+



Cu2+

CuSO4溶液

Cu2+

ee-

e- Cu + e2

SO42Cu2+ SO42-

SO42Cu2+

原电池的工作原理
原理分析:

1、电极反应 负极: Zn-2e- = Zn2+

氧化反应
正极:Cu2++2e- = Cu

还原反应 总反应:Zn+ Cu2+ = Zn2+ + Cu
锌片失去电子,铜离子得到电子,两极之间溶液离 子的定向移动和外部导线中电子的定向移动,构成闭 合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子 转移过程,产生电流。

原电池的工作原理
如果用比锌活泼的金属镁代替铜片, 用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液与锌组成原电池,如何 判断正负极?锌片上将发生什么电极反应?
思考



A



ZnSO4溶液

原电池的工作原理
电极反应式:

负极(—):失去电子——氧化反应 Mg-2e-=Mg2+ 正极( + ):得到电子——还原反应 2H2O+2e- = H2 ↑+2 OH思考

原电池中电极反应的反应物一定来源于电极材料 和电解质溶液吗?

原电池的工作原理
思考:

下列装置能否实现化学能向电能的转化?如果不 行,将如何改进使其形成原电池?

Zn
ZnSO4溶液

Cu

CuSO4溶液

原电池的工作原理
思考:

改进的装置:

Zn
ZnSO4溶液

Cu

CuSO4溶液

盐桥:在U形管中装满用饱和KCl溶液 和琼胶作成的冻胶。

原电池的工作原理
交流研讨:

1、在盐桥插入之前,检流计指针是否发生偏转? 2、在盐桥插入之后,检流计指针是否发生偏转? 3、左右烧杯中各发生了什么反应? 4、该装置与普通锌铜原电池相比,有什么不同的地方?
半电池:包括电 极材料和电解质 溶液,两个隔离 的半电池通过盐 桥连接起来。

原电池的工作原理
盐桥的作用:使Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移 动,使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使电子 不断从Zn极流向Cu极,使电流持续传导。 Zn-2e-=Zn2+ Cu2++2e-=Cu
原电池的氧化反应和还 原反应分别在两个电极 上进行,两个原电池装 置本质上是完全相同的。

总反应:Zn+ Cu2+ = Zn2+ + Cu

原电池的工作原理
练习:

为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀 H2SO4-Cu”组成的原电池(如左下图)进行简单 改装?
A
Cu Zn A

Zn

Cu

H2SO4

ZnSO4

H2SO4

你知道了吗

随堂检测
1、把金属甲和乙分别插入稀硫酸中,观察到 金属甲表面有气泡产生,金属乙表面无气 泡产生,此实验说明甲的金属活动性比乙 的 强;若把这两种金属用导线连接后平行 插入稀硫酸中,则可观察到金属 乙 的表面 有气泡产生,一段时间后金属 甲 的质量减 少。

2、已知氧化还原反应 Cu + 2FeCl3 = 2FeCl2 + CuCl2, 利用这一反应设计一个原电池,画出示意图, 标出电极材料,电解质溶液,写出电极反应式。
A Cu C

负极: Cu=Cu2+ +2e-

正极: 2Fe3++2e- =2Fe2+
CuCl2
FeCl3

总反应: 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+


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