第二章第二节第1课时原电池.ppt

第二节　化学能与电能第二节　化学能与电能第第1 1课时　原　电　池课时　原　电　池化学反应与能量情情 境境 导导 入入课课 标标 点点 击击典典 例例 精精 析析课课 时时 训训 练练知知 识识 导导 学学第第1课时　原　　原　电　池　池格林太太是一位美丽、乐观的中年妇女，当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的令人百思不解的是自从镶上不锈钢假牙后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁……医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转后来一位年轻的化学家来看望格林太太，并为格林太太揭开了病因原来是两颗金属的假牙与唾液中的电解质形成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛原电池是如何形成的？它需要什么条件？1．了解化学能与电能的转化关系2．初步了解化学电池的工作原理及应用3．会书写简单的电极反应式化学能转化为电能1．一次能源和二次能源(1)一次能源直接从________取得的能源，包括风力、______、潮汐、______、原煤、______、天然气、天然铀矿等2)二次能源经过加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。

自然界　 流水地热　 石油一次能源2．化学能与电能的相互转化(1)燃煤发电的能量转换过程2)原电池实验操作化学能　 热能　 机械能　 电能实验现象铜片：________；锌片：______溶解；电流表指针：____________原因铜片：__________________________________________________________________________________；锌片：____________________________________（续上表）产生气泡　 逐渐发生偏转溶液中H＋在铜片上得电子生成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出Zn易失电子，被氧化成Zn2＋进入溶液中①定义：把__________转化为______的装置②构成条件：具有________________的两个电极；具有____________；电极间构成_________③反应本质：化学电池的反应本质是__________反应。

化学能　 电能活泼性不同电解质溶液　 闭合回路氧化还原(3)电极方程式表示正、负极发生反应的方程式如上述实验中负极方程式为：______________________；正极方程式为：________________4)电极负极：______电子、发生______反应的电极正极：______电子、发生______反应的电极得　 还原Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑失　 氧化应用思考：原电池是如何构成闭合回路的？(请从电子流向和离子移动方向分析)　提示：在外电路，电子从负极流出经导线流向正极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动综合拓展综合拓展概念将化学能转变为电能的装置叫做原电池实质化学能转变为电能构成前提能自发地发生氧化还原反应构成条件①两个电极；②电解质溶液；③构成闭合回路一、原电池的工作原理电极构成正极、负极Zn：负极　Cu：正极电极反应负极：失去电子，发生氧化反应；正极：得到电子，发生还原反应负极：Zn失去电子，发生氧化反应；正极：Cu2＋得到电子，发生还原反应电子及电流的流向外电路：电子由负极流向正极，与电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极外电路：电子由Zn极经导线流向Cu极，电流由Cu极流向Zn极；内电路： 、OH－移向Zn极(负极)，Cu2＋、Zn2＋移向Cu极(正极)（续上表）（续上表）电极反应式与反应总式的关系两个电极反应式相加，即得反应总式负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：Cu2＋＋2e－===Cu；总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu工作原理示意图特别关注：正极或负极本身都不一定发生反应。

有的电池中只有负极本身反应而正极不反应；有的电池中正、负极本身都反应；有的电池中正、负极本身都不反应二、正、负极的判断方法1．根据电极材料判断一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极2．根据电流方向或电子流动方向来判断在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极3．根据反应类型判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应4．根据现象判断溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极特别关注：在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性的相对强弱，还要考虑电解质溶液(1)Mg—Al和稀HCl构成原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀HCl换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极2)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓HNO3，Cu作负极三、原电池原理的应用1．比较金属活泼性作负极的金属活泼性强，作正极的金属活泼性弱2．改变化学反应速率如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率3．保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀。

在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护4．原电池的设计以Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu为例说明特别关注：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等尝试应用尝试应用1．根据Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是(　　)A．镁　　　B．石墨　　　C．铝　　　D．铅解析：特别注意题干中要求选择金属材料，故先否定选项B，而A、C选项金属均比Zn活泼，故选D答案：D2．有关原电池的下列说法中正确的是(　　)A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属能作负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动解析：A项电子在外电路由负极流向正极，B项氢氧燃料电池等选用导电碳棒作两极材料也可以答案：C3.关于如右图所示装置的叙述中，正确的是(　　)A．铜是正极，铜片附近有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．锌是负极，锌片上有气泡产生D．氢离子在锌片表面被还原A一、原电池的构成某活动小组设计原电池装置，你认为设计合理的是(　　)解析：由原电池的构成条件可知，A项中的两个电极相同，不能形成原电池；C项中没有形成闭合回路，不能形成原电池；D项中酒精为非电解质，也不能形成原电池；Fe能与CuSO4溶液反应，选B项。

答案：B名师点睛：构成原电池的基本条件：(1)有两个金属活动性不同的电极(金属与金属或金属与导电的非金属)2)有电解质溶液3)构成闭合回路4)有自发的氧化还原反应发生变式应用变式应用1．理论上不能设计成原电池的化学反应是(　　)A．CH4＋2O2===CO2＋2H2OB．HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2OC．2H2＋O2===2H2OD．2FeCl3＋Fe===3FeCl2B二、原电池的工作原理 如右下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是(　　)①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为0.5 mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A．①②③　 B．③④⑤　 C．④⑤⑥　 D．②③④解析：在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故每转移1 mol 电子时，产生0.5 mol H2；在溶液中H＋向正极移动，SO 向负极移动。

故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项答案：B 名师点睛：原电池的工作原理可用顺口溜帮助掌握：原电池分为两极；负极氧化正还原；电子由负流向正；离子阳正阴向负变式应用变式应用2．下列装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是(　　)解析：C中Zn作负极，C作正极，D中Fe作负极，C作正极其中D中发生的电极反应为：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－答案：C1. 下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程，正确的是 ( )A．化学能→热能→机械能→电能B．热能→化学能→机械能→电能C．机械能→化学能→热能→电能D．热能→机械能→化学能→电能水平测试水平测试C 2．某原电池的总反应的离子方程式是：Zn＋Cu2＋=== Zn2＋＋Cu，此反应的原电池的正确组成是(　　)正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZuCl2解析：原电池的负极发生氧化反应，其金属的还原性比正极较强，所以排除B选项，由原电池的总反应的离子方程式知电解质溶液应有Cu2＋，故只有C项符合题意。

答案：C3.下列叙述中正确的是(　　)A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极得电子，被还原C．原电池中发生氧化反应的电极是负极D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极C4.在如右图所示的水果电池中，外电路上的电流从X电极流向Y电极若X为铁，则Y可能是(　　)A．锌　　　B．石墨　　　C．银　　　D．铜解析：电流的方向与电子的移动方向相反，由已知条件知电子由Y电极移向X电极，因此Y电极的金属活动性强于铁，故Y电极只能为选项中的锌答案：A 5．在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持水平的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处，如右下图所示，再向水中加入少量CuSO4溶液，经过一段时间后看到的现象是(　　)A．铁端将附着铜增重下沉B．铜端将附着铜增重下沉C．铁端粗细不变而上升D．铜端粗细不变而下沉解析：当向水中加入CuSO4溶液后，Fe、Cu与CuSO4溶液构成了原电池因为Fe比Cu活泼，则Fe作原电池的负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，铁棒变细，而Cu作原电池的正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，铜端有 Cu单质析出附着在铜棒上，因此铜棒变粗，质量增大，所以铜端下沉，铁端上升。

答案：B 6．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是 _________________________________________________2)装置乙中正极的电极反应式是 _________________________________________________3)装置丙中溶液的pH ____________(填“变大”、“变小”或“不变”)4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_________________________________________________解析：据图Ⅰ知活泼性：A＞B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；据图Ⅱ知活泼性：B＞C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；据图Ⅲ知活泼性：D＞A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活泼性：D＞A＞B＞C答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大　(4)D＞A＞B＞C能力提升能力提升7．有A、B、C、D四块金属片，用导线两两相连插入稀硫酸中，可以组成各种原电池。

若A与B相连时，A为负极；C与D相连时，C溶解，D上有氢气生成；A与C相连时，C为正极；B与D相连时，电子由D极经导线流向B极，则这四种金属的活泼性由强到弱的顺序为(　　)　　　　　　　A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞BC．C＞A＞D＞B D．B＞D＞C＞A解析：由组成的四个原电池可判断出A、B、C、D四种金属的活动性为①A＞B，②C＞D，③A＞C，④D＞B，因此有A＞C＞D＞B，即B项正确答案：B8．（双选）(2013·四川成都模拟)下列有关原电池的说法中，正确的是(　　)A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀D．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质BD 9．分别按甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表请回答下列问题：(1)下列叙述正确的是(　　)A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小D．产生气泡的速率甲比乙慢(2)甲装置中的能量转化形式：____________能转化为__________能，乙装置中的能量转化形式：____________能转化为____________能。

3)在甲装置中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)在甲装置中，若把稀硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应________________________________________________________________________解析：(1)甲为原电池，乙中Zn与稀硫酸接触反应；甲中H＋在铜片上得电子被还原为H2，铜片为正极，且形成原电池后产生气泡的速率比乙快；随着两烧杯中H＋不断被消耗，溶液中的c(H＋)均减小2)甲形成原电池，是将化学能转化为电能，乙主要是将化学能转化为热能3)锌片上产生气体，可能是由于锌片不纯，锌与杂质形成原电池4)若将稀硫酸换成CuSO4溶液，则铜极上会析出Cu答案：(1)C　(2)化学　电　化学　热　(3)锌片不纯，锌与杂质形成原电池　(4)Cu2＋＋2e－===Cu10．铜片、锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片被腐蚀，当铜片上放出3.36 L(标准状况下)气体时，硫酸恰好全部作用完。

试回答：(1)写出正极、负极反应式2)产生这些气体消耗了多少克锌？(3)有多少个电子通过了导线？(4)原稀硫酸的物质的量浓度是多少？解析：电极反应式分别为：负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑正极上产生H2 3.36 L，即0.15 mol时，转移电子数为0.15 mol×2×6.02×1023 mol－1＝1.806×1023消耗锌的质量为0.15 mol×65 g/mol＝9.75 g消耗H＋的物质的量为0.15 mol×2＝0.3 mol，答案：(1)正极：2H＋＋2e－===H2↑　负极：Zn－2e－===Zn2＋　(2)9.75 g　(3)1.806×1023(4)0.75 mol/L。