2019-2020年高二化學(xué)原電池原理及應(yīng)用 人教版_第1頁
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文檔簡介

1、2019-2020年高二化學(xué)原電池原理及應(yīng)用人教版教學(xué)目的:知識目標(biāo):1、初步掌握原電池的基本化學(xué)原理及構(gòu)成原電池的條件2、掌握原電池的電極確定方法的簡單電極反應(yīng)式的書寫能力目標(biāo):提高學(xué)生實驗?zāi)芰Α⒂^察能力、分析和解決問題能力,培養(yǎng)創(chuàng)新思維思想目標(biāo):進(jìn)行對立統(tǒng)一規(guī)律教育,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和方法論教學(xué)重點:原電池的化學(xué)原理教學(xué)難點:原電池的化學(xué)原理教學(xué)方法:實驗探究法教學(xué)用品:鐵絲、銅絲、鋅片、銅片、稀硫酸、導(dǎo)線、燒杯、電流計教學(xué)過程:引言:前幾節(jié)我們學(xué)習(xí)了有關(guān)金屬的知識,了解了鐵和銅的性質(zhì)。鐵是比較活潑的金屬,能溶于稀硫酸,銅是不活潑金屬,不溶于稀硫酸。如果我們把鐵和銅連接在一起,同時放到

2、稀硫酸中,實驗步驟:現(xiàn)象:1、鋅片插入稀硫酸2、銅片插入稀硫酸3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸4、鋅片和銅片之間連電流表5、干電池判斷電流的方向鋅片上有氣體放出銅片上無明顯現(xiàn)象在銅表面有氣體生成,Zn逐漸溶解。溶液不變藍(lán),電流計指針偏轉(zhuǎn)會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?下面我們做這個實驗。學(xué)生實驗:用鋅片、銅片、稀硫酸按下列要求做實驗。Cu解釋:因為鋅片與銅片相連I鋅失去的電HS024子流向銅片,而銅不與H+反應(yīng),銅片表面陽離子濃度較小,H+容易靠近,在銅片表面得電子生成氫氣HSO鋅片失電子變成離子進(jìn)入溶液,鋅片附近聚集著陽離子吸引溶液中陰24離子。電子通過導(dǎo)線流向銅片,銅片上聚集著電子,吸引溶液中的陽

3、離子。導(dǎo)線中電子定向移動,溶液中離子定向移動形成電流根據(jù)觀察到的現(xiàn)象討論:1、鋅片插入HSO為什么有氣泡而銅片插入稀HSO無氣泡?2424(金屬活動性順序表中,Zn在H前,Cu在H后)2、鋅和銅用導(dǎo)線連接插入稀H2SO4為何有電流?Zn比Cu活潑,Zn失去的電子沿導(dǎo)線流向銅片)3、鋅和銅用導(dǎo)線連接后插入稀HSO為何銅片上有氣泡?(溶液中:2H+2e-=Hf)2424、鋅、銅質(zhì)量有無變化?溶液中H+濃度有何變化?(鋅質(zhì)量減輕,銅質(zhì)量不變,H+濃度減?。?、電子流動的方向如何?寫出鋅片和銅片上變化的離子方程式。講述:以上實驗中看到的現(xiàn)象早在1799年就被意大利物理家伏打捕捉并加以研究,發(fā)明了世界上

4、第一個把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置伏打電池,即原電池。板書:鋅片Zn2e-=Zm+氧化反應(yīng)銅片2H+2e-=H還原反應(yīng)2電池的總反應(yīng)方程式:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2f離子方程式:Zn+2H+=Zn2+Hf2電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片講述:我們知道,物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時,常伴有化學(xué)能與熱能、光能等的相互轉(zhuǎn)化。例如,鎂條在空氣中燃燒的化學(xué)反應(yīng),伴有放熱、發(fā)光等現(xiàn)象。這說明化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎凸饽?。那么,我們做的這個實驗是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槟姆N能呢?學(xué)生回答教師總結(jié):這種化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。板書:一、原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置板書:1、原電池的定義:化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。講述這一現(xiàn)象早在17

5、99年被意大利的物理學(xué)家伏打捕捉到并加以研究,發(fā)明了世界上第一個電池伏打電池。學(xué)生填寫下表電極電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型得失電子粒子電子流動方向負(fù)極鋅片Zn2e-=Zm+氧化反應(yīng)Zn原子正極銅片2H+2e-=H還原反應(yīng)H+離子Zn片-Cu片引導(dǎo)思考原電池的兩極材料如何選擇呢?電極電極材料反應(yīng)類型電子流動方向負(fù)極還原性較強的金屬氧化反應(yīng)負(fù)極向外電路提供電子正極還原性較弱的金屬還原反應(yīng)正極從外電路得到電子提問:將兩條銅片插入稀HSO能否形成原電池?兩條鋅片用導(dǎo)線連接插入稀HSO能否形成原2424電池?形成原電池的條件是什么?板書:3、構(gòu)成原電池要素兩個電極電解質(zhì)溶液板書:2、構(gòu)成原電池的條件 有兩種

6、活性不同的金屬(或一種是非金屬導(dǎo)體如碳棒)做電極,較活潑金屬為負(fù)極;注意:電極的判斷及有關(guān)電極反應(yīng)式的書寫 兩電極與電解質(zhì)溶液接觸; 兩電極要相連接或接觸,形成閉合回路本質(zhì)條件:電解質(zhì)溶液與負(fù)極能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)本質(zhì)條件:負(fù)極能與電解質(zhì)溶液中的某種成分發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng).板書:3、原電池的原理:電子從負(fù)極(較活潑金屬)流向正極(較不活潑金屬或碳棒),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng)。結(jié):1、陰離子陽離子V削斷下列裝置,哪些f扌形成小例原電池:內(nèi)電AE路Pl*鹽岳Zn?1.-.Cu1籃酸銅籃酸鋅籃酸銅DE第二課時教學(xué)目的:1、常識性介紹生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池2、掌握常見化學(xué)

7、電源的電極反應(yīng)式的書寫教學(xué)重點:常見化學(xué)電源與有關(guān)電極反應(yīng)式的書寫教學(xué)難點:常見化學(xué)電源與有關(guān)電極反應(yīng)式的書寫教學(xué)過程:復(fù)習(xí)提問:原電池的概念;形成條件;電極的判斷Q、由組成原電池兩極的電極材料判斷。如果兩極是由活潑性不同的金屬作電極時,相對活潑的金屬是負(fù)極,活潑性較弱的金屬是正極;如果是由金屬和非金屬作電極,金屬是負(fù)極,非金屬是正極。2、根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子流動方向判斷。在原電池的電質(zhì)溶液里,陽離子移向的極為正極。3、根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷。原電池的負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng).兩極可觀察到不同現(xiàn)象,根據(jù)兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷出正、負(fù)極。);電極反應(yīng)式的書寫;原理是什么

8、?練習(xí):把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞溶液的表面皿中,如圖所示.最先可在A極觀察到酚酞變紅.則A極是正極還是負(fù)極?代表鋅還是鐵?解析:這個裝置是原電池,Zn為負(fù)極,電極反應(yīng)式為:2Zn4e=2Zn2+,F(xiàn)e為正極,電極反應(yīng)式為:2HO+O+4e-=4OH-,Fe極附近OH-聚積,所以酚酞首先變紅,故A極是正極,代表鐵片.引言:人們應(yīng)用原電池的原理制作了許多電池,如干電池、蓄電池以及供人造地球衛(wèi)星、宇宙火箭、空間電視轉(zhuǎn)播站使用的高能電池,等等。干電池在我們?nèi)粘I钪械膽?yīng)用越來越廣泛。干電池中有汞電池(紐扣式電池)、堿電池(普通電池)、錳電池(車用電池)之分,一般都含有對人體有害的汞和錳。干電

9、池被埋入地下,二價錳在缺氧而有二氧化碳的條件下變成水溶性碳酸氫鹽,污染水源,使飲用者錳中毒。不同類型的干電池均含有汞,隨便焚燒干電池,會引起汞污染。因此,不要把廢干電池與可燃性垃圾混在一起進(jìn)行焚燒,而應(yīng)將它們分揀出來,作為不可燃垃圾妥善處理,更不可向周圍環(huán)境和水源亂扔干電池。人們運用原電池的原理,制作了多種電池,如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池,以滿足不同的需要。下面我們來學(xué)習(xí)幾種干電池。板書:二、化學(xué)電源1、干電池展示:干電池實物師生共同分析干電池的構(gòu)造和主要反應(yīng)主要反應(yīng):負(fù)極(鋅筒)Zn2e-二=Zn2+正極(石墨)2NH+2e-=2NH+H432總反應(yīng):Zn+2NH+=Zn2+2NH

10、+H4322、鉛蓄電池閱讀:課本中相關(guān)內(nèi)容,指出該電池兩極材料、電解質(zhì)溶液、用途。展示:鉛蓄電池實物讓學(xué)生閱讀課本后,回答鉛蓄電池兩極材料和電解質(zhì)溶液分別是什么?練習(xí):鉛蓄電池放電時發(fā)生了下列反應(yīng):負(fù)極:Pb+SO-2e-=PbSO4正極:PbO+4H+SO+2e-=PbSO+2HO242使用該電池時,負(fù)極每失去lmol電子,電池內(nèi)消耗HSO多少mol?24引導(dǎo)學(xué)生得出電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO+2HSO=2PbSO+2HO22442通過分析化合價變化得出每轉(zhuǎn)移lmol電子,消耗HSOlmol。24閱讀:課本3、鋰電池4、新型燃料電池(l)鋁空氣燃料電池負(fù)極:正極:總:(2)氫氧燃料電池新型

11、電池中,電極的導(dǎo)電材料一般多孔的金屬板,負(fù)極是通入還原劑的一方,正極是通入氧化劑的一方。如:氫氧燃料電池,電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液:正極:O+4e-+2HO=4OH-22負(fù)極:2H-4e-+4OH-=4HO22總:說明:注意介質(zhì)的酸堿性。(3)甲烷燃料電池正極:O+4e-+2HO=4OH-22負(fù)極:2CH-8e-+10OH-=CO2+7HO432總:說明:注意介質(zhì)的酸堿性;燃料電池的延伸:一氧化碳、乙烷、甲醇等燃料電池5、紐扣電池:正極:負(fù)極:總:說明:注意介質(zhì)的酸堿性。小結(jié):電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式的書寫由化學(xué)方程式書寫電極反應(yīng)式: 找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì),確定正負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì);

12、 利用電荷守恒分別寫出電極反應(yīng)式; 驗證:兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同,則書寫正確由原電池的裝置書寫電極反應(yīng)式:據(jù)電極材料與電解質(zhì)溶液或反應(yīng)現(xiàn)象,先確定正負(fù)極,再寫出電極反應(yīng)式.由電極反應(yīng)式或原電池裝置書寫化學(xué)方程式 兩極反應(yīng)式相加即得化學(xué)方程式; 由原電池的電極材料及電解質(zhì)溶液成分,確定氧化劑、還原劑及氧化還原產(chǎn)物,從而寫出化學(xué)方程式。練習(xí):燃料電池能使燃料跟氧氣起化學(xué)反應(yīng)時所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?有人設(shè)計將鉑絲插入氫氧化鉀溶液中作電極,又在兩極片上分別通入甲烷和氧氣,形成一種燃料電池.請寫出電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式.解析:該電池中通入甲烷的鉑絲為負(fù)極,通入氧氣的鉑絲為正極?;?/p>

13、學(xué)反應(yīng)為:CH+20=CO+2HO,4222CO+2K0H=KCO+H0,2232總的化學(xué)方程式為:CH+2O+2KOH=KCO+3HO.42232則負(fù)極反應(yīng)式為:CH+10OH+8e=CO2+7HO,432正極反應(yīng)式為:2O+4HO+8e=80H.22第三課時教學(xué)目的:了解有關(guān)金屬的腐蝕及防腐的方法教學(xué)重點:金屬的腐蝕及防腐教學(xué)難點:金屬的腐蝕及防腐教學(xué)過程:復(fù)習(xí)提問:幾種常見化學(xué)電源的電極反應(yīng)式的書寫展示:腐蝕的鐵塊講述:在日常生活中,常常會看到一些金屬的銹蝕現(xiàn)象,特別是金屬制品表面不干燥時,更易生銹,生銹實際上是一種金屬的腐蝕現(xiàn)象,那么,什么是金屬的腐蝕呢?其本質(zhì)是什么?金屬的腐蝕有哪幾

14、種?板書:三、金屬的腐蝕及其防護(hù)1、金屬的腐蝕概念:金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。本質(zhì):金屬原子失電子而被氧化M-ne=Mn+分類:化學(xué)腐蝕:金屬與其他物質(zhì)直接氧化反應(yīng)金屬被氧化(不是電解質(zhì)V(無電流產(chǎn)生)電化腐蝕:不純金屬或合金發(fā)生原電池反應(yīng)活潑金屬被氧化電解質(zhì)溶液(有電流產(chǎn)生)2、金屬的化學(xué)腐蝕:概念:金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。特點:反應(yīng)簡單、金屬與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。例如:鐵在高溫下與氧氣直接化合而被腐蝕,在工業(yè)生產(chǎn)中氯氣跟鐵或與其他金屬化合使金屬銹蝕。3、金屬電化學(xué)腐蝕的原理提問:為什么菜刀用完必須擦干凈?否則易生

15、銹?學(xué)生討論后小結(jié):原因菜刀不是純鐵,含非金屬或金屬雜質(zhì);刀面上的水膜溶有微量CO2和02,使水膜顯弱酸性或中性。舉例:鋼鐵電化腐蝕:鐵:負(fù)極水膜(電解質(zhì)溶液)A在鋼鐵表面形成無數(shù)微小原電池碳:正極負(fù)極:2Fe4e=2Fe2+正極:2HO+O+4e=4OH22講述:以上發(fā)生的腐蝕是電化學(xué)腐蝕,是鋼鐵生銹的主要原因。鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性較弱或呈中性正極反應(yīng)2H+2e-=H0+2H0+4e-=40H-負(fù)極反應(yīng)222Fe2e-=Fe2+總4Fe+306HO=4Fe(OH)ccc溶液反應(yīng)223Fe2+2OH-=Fe(OH);24Fe(0H)+0+2H0

16、=4Fe(0H)(轉(zhuǎn)化成鐵銹)22234、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的對比相同點:金屬原子失電子而被氧化的過程,即金屬原子轉(zhuǎn)化為陽離子的過程不同點:條件金屬與氧化劑直接反應(yīng)不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流有電流本質(zhì)金屬被氧化活潑金屬被氧化相互關(guān)系:往往同時發(fā)生,電化腐蝕要比化學(xué)腐蝕普遍得多投影:化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較:化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與氧化劑直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑金屬被氧化的過程相互關(guān)系化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生講述:金屬被腐蝕會使機器設(shè)備、儀器、儀表精確度、靈敏度降低,影響使用以致報廢。據(jù)估計,每年因腐蝕而損

17、耗的金屬約占金屬年產(chǎn)量的10%。因此,防止金屬腐蝕有很重要的意義。介紹:白口鐵,馬口鐵5、金屬的防護(hù)(1)、金屬腐蝕的原因:金屬本身的組成和結(jié)構(gòu)是銹蝕的根據(jù);外界條件(如:溫度、濕度、與金屬接觸的物質(zhì))是促使金屬銹蝕的客觀因素。提問:在日常生活中,你見過哪些防腐措施?、防護(hù): 改變金屬內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu),可以增強耐腐蝕能力。如:不銹鋼。展示:不銹鋼用品 在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層,以隔絕金屬與外界物質(zhì)的接觸,達(dá)到防腐蝕的效果。(如:噴漆、涂油、電鍍、表面鈍化等) 使用電化學(xué)保護(hù)法.犧牲陽極陰極保護(hù)法、外加電流陰極保護(hù)法小結(jié):如何比較金屬腐蝕的快慢:課堂練習(xí):1、下列敘述中正確的是(D)A. 構(gòu)成原電

18、池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬。B. 由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負(fù)極。C. 馬口鐵(鍍錫鐵)破損時與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕。D. 銅鋅原電池工作時,若有13克鋅被溶解,電路中就有0.4mol電子通過。2、把A、B、C、D四塊金屬泡在稀HSO中,用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相24連時,A為負(fù)極;C、D相連,D上有氣泡逸出;A、C相連時A極減輕;B、D相連,B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為(B)A. A>B>C>DB.A>C>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A3、電子計

19、算機所用鈕扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其電極反應(yīng)是:Zn+2OH-2e=ZnO+HO2下列判斷正確的是(鋅為正極,Ag2O為負(fù)極。B.鋅為負(fù)極,Ag2O為正極。原電池工作時,負(fù)極區(qū)溶液PH減小。D.原電池工作時,下列五種金屬制品鍍層破損后,金屬腐蝕速度最快的是(鍍鋁塑扣B.食品罐頭盒(鍍錫)C.白鐵水桶(鍍鋅)練習(xí):如圖裝置,電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn),同時A極逐漸變粗,B極逐漸變細(xì),C為電解質(zhì)溶液,則A、C應(yīng)是下列各組中的哪一組()A是鋅,B是銅,C為稀H2SO4A是銅,B是鋅,C為稀硫酸A是鐵,B是銀,C為AgNO3溶液A是Ag,B是鐵,C為AgNO3溶液有A、B、C、D四

20、種金屬將A與B用導(dǎo)線連結(jié)起來,浸入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕將A、D分別投入等濃度的鹽酸中,D比A反應(yīng)劇烈.將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯變化.如果把銅鹽浸入C的鹽溶液里,有金屬C析出.據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是()B、C)AgO+屯0+2e=2Ag+2OH-A.C4A.1、B、A、B、C、D、2、負(fù)極區(qū)溶液PH增大。B)18D.鍍銀銅質(zhì)獎?wù)翧、DCABB、DABCC、DBACD、BADC3、過量鋅粉跟100mL6mo/L鹽酸的反應(yīng),在一定溫度下,為加快反應(yīng)進(jìn)行的速率,但又不影響生成氫氣的總量,可向反應(yīng)混合物中加入適量的()A、銅粉B、醋酸鋅溶液C、氯化銅固體D、二氧化錳粉未4、下列四個

21、裝置中,D、C、氯化銅固體導(dǎo)線中的電子由左邊一極流向右邊一極的是ZnZnCu1Zn(B)Zn(C)Fe/|7CC(D)稀HSO24稀HSO24NaCl溶液稀H24S6O(A)鋁壺,把掉落,用鐵鉚釘鉚上,鐵鉚釘易生銹,為什么?2. 通常在輪船尾部和船殼的水線以下部分,裝有一定數(shù)量的鋅塊,請解釋原因。3. 表面鍍有保護(hù)金屬層的鐵片,鍍層破損時比普通鐵片更易腐蝕的是()A.白鐵皮(鍍鋅鐵)B.馬口鐵(鍍錫鐵)C.鍍鎳鐵D.鍍銅鐵練習(xí):回答下列問題:1.家用C、在鐵片表面涂上一層較厚的瀝青D、經(jīng)鐵片通入直流電,把鐵片與電流正極相連7、一般說來,根據(jù)某個氧化還原反應(yīng)便可設(shè)計一個原電池.例如某種燃料電池的

22、總反應(yīng)是:CH+20+20H-=C02-+3H0在此燃料電池中,向正極通入的物質(zhì),負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的4232電極反應(yīng)式是,可選擇電解質(zhì)溶液是.答案:0;CH+10H-8e=C02-+7H0;KOH或NaOH24321、在盛有稀硫酸的燒杯中,有兩個電極a和b用導(dǎo)線連一個電流計,a的金屬洗染性比氫強,b為碳棒,關(guān)于此裝置的下列敘述正確的是()A、a上有氣體放出,溶液的PH值增大B、a為正極,b為負(fù)極C、電流方向是a極到b極D、b極上發(fā)生還原反應(yīng)3、將A、B、C、D四塊不同的金屬片浸入稀硫酸,導(dǎo)線兩兩相連可組成原電池。若A、B相連形成原電池時,A為負(fù)極,C、D相連形成原電池時,C為負(fù)極,A、C相連形成原

23、電池時,C極有大量的氣泡產(chǎn)生,D、B相連形成原電池時,B極有大量的氣泡產(chǎn)生。則這四種金屬的活動性由大到小的順序是()B、A>B>C>DC、A>C>D>BD、D>B>A>CC>A>B>D一個原電池的總反應(yīng)式是Zn+Cu2+=Cu+Zn2+,該反應(yīng)的原電池的正確組成是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液A、ZnCuCuCL2B、CuZnCuCLC、ZnCuZnCLD、CuZnZnCL22A、4、2019-2020年高二化學(xué)原電池原理教案人教版導(dǎo)入新課故事:在倫敦的上流社會,有一位貴族夫人格林太太,她有一口整齊潔白的牙齒。但其中鑲有兩顆假牙:

24、一顆是黃金的-這是格林太太富有的象征;另一顆是不銹鋼的這是一次車禍留下的痕跡。令人百思不解的是:打從車禍以后,格林太太經(jīng)常頭疼,夜間失眠,心情煩躁盡管一些國際上知名的專家教授絞盡腦汁但格林太太的病癥未能有絲毫的減輕,而且日趨嚴(yán)重她的病真的就沒治了嗎?后來是一位化學(xué)家解除了她的痛苦。藥方:換掉一顆假牙。病因:口腔內(nèi)產(chǎn)生了微弱的電流,刺激神經(jīng),導(dǎo)致人體生理系統(tǒng)紊亂,引發(fā)一系列病癥。大家可能會產(chǎn)生疑問:格林太太的口中怎么會有電流產(chǎn)生呢?下面我們通過以下的類比實驗進(jìn)行進(jìn)一步的探究來揭穿其中的奧妙。演示實驗1. 內(nèi)容:把鋅片和銅片平行地浸入盛有稀硫酸溶液的燒杯中?,F(xiàn)象:鋅片表面有氫氣泡生成銅片表面無氣泡

25、生成解釋:鋅排在氫前能置換出氫氣銅排在氫后不能置換出氫氣2. 內(nèi)容:把鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來再平行地浸入盛有稀硫酸溶液的燒杯中。大家觀察到一個很奇怪的現(xiàn)象:鋅片表面無氣泡生成,銅片表面有氣泡生成3. 內(nèi)容:在鋅片與銅片連接的導(dǎo)線中間接入一個電流計,再把鋅片與銅片平行地浸入盛有稀硫酸的燒杯中?,F(xiàn)象:電流計指針偏轉(zhuǎn)疑問:2實驗中銅片表面為什么有氣泡生成?3實驗中電流計指針為什么偏轉(zhuǎn)?分析:Zn、Cu用導(dǎo)線連接一同浸入稀硫酸時,Zn比Cu活潑,易失去電子,電子從Zn片流出通過導(dǎo)線流向Cu片,電子定向移動形成電流,故電流計指針有偏轉(zhuǎn);溶液中的H+從Cu片獲得電子,2H+2e-豈,生成氫氣,故Cu片表

26、面有氣泡生成。從能量變化的角度分析這套裝置:我們知道,物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時,常伴有化學(xué)能與熱能、光能等的相互轉(zhuǎn)化,比如鎂帶燃燒發(fā)光、放熱是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能。那么,我們做的這個實驗是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)槟姆N能量形式呢?這是以Zn和稀H2SO4反應(yīng)為基礎(chǔ),將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。24我們把這種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。1、原電池定義:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這一現(xiàn)象早在1799年被意大利的物理學(xué)家伏打捕捉到并加以研究,發(fā)明了世界上第一個電池伏打電池,即原電池過度:回顧剛才所做實驗,我們就是因為組合成了一個原電池才使得電流計指針有偏轉(zhuǎn),下面我們以此原電池為例進(jìn)一步分析原電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),得

27、出其供電原理2、原電池原理:先進(jìn)行理論分析:外電路(導(dǎo)線上):鋅片上Zn失去電子,電子通過導(dǎo)線流向Cu片,電子定向移動形成電流內(nèi)電路(溶液內(nèi)):由電性作用,溶液中帶正電荷的離子H+、Zn2+移向Cu片;帶負(fù)電荷離子移向Zn片,溶液中帶電離子定向移動形成電流內(nèi)外電路形成閉合回路,電路中有電流通過便可向外供電。此原電池所涉及到的反應(yīng)是:鋅片:Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng))銅片:2H+2e-=H2(還原反應(yīng))我們把鋅片和銅片稱為此原電池的兩個電極此原電池以Zn和稀硫酸反應(yīng)為基礎(chǔ),將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別設(shè)置在兩個電極上進(jìn)行,從而產(chǎn)生了電流,實現(xiàn)了Zn和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。由此我們得出

28、了原電池的原理:原電池以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ),將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別設(shè)置在兩個電極上進(jìn)行,從而產(chǎn)生電流,實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。以上是理論分析,下面再用動畫演示其變化過程,加深對原電池原理的理解。過渡:我們可以通過原電池的兩個電極上發(fā)生的反應(yīng)來理解原電池的原理,人們把原電池的兩個電極分別叫做正極和負(fù)極,在電極上進(jìn)行的反應(yīng)稱為電極反應(yīng),下面我們討論原電池的電極和電極反應(yīng)3、原電池的電極和電極反應(yīng)規(guī)定:原電池中電子流出的一極為負(fù)極,電子流入的一極為正極負(fù)極:電子流出的一極(在此電極上物質(zhì)失電子)發(fā)生氧化反應(yīng)正極:電子流入的一極(在此電極上物質(zhì)得電子)發(fā)生還原反應(yīng)以Zn、Cu-稀H2SO4原電池為例表

29、示出此原電池的電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)(由學(xué)生根據(jù)正負(fù)極的規(guī)定判斷出此原電池的正負(fù)極)負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+正極:2H+2e-=H2將負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)相加,并消去電子就得到電池總反應(yīng):Zn+2H+=Zn2+H2過渡:在書寫電極反應(yīng)時有一點需要特別注意,那就是準(zhǔn)確判斷出原電池的正負(fù)極,下面討論原電池正負(fù)極的判斷方法(1)活潑金屬作負(fù)極(由電極的活潑性判斷)(2)電子流出的一極為負(fù)極(由電子的流向判斷)(3)發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極(由發(fā)生反應(yīng)的類型判斷)過渡:由以上我們知道了原電池的組成中需要有正負(fù)兩個電極,那么它的構(gòu)成還需要哪些條件?下面我們討論構(gòu)成原電池的條件4、構(gòu)成原電池的條件:討論以

30、下裝置是否能構(gòu)成原電池:1. 兩電極活潑性相同,電子不會轉(zhuǎn)移,不能發(fā)生電子的定向移動,故不能形成原電池。2. 與Zn、Cu-稀H2SO4原電池對比,相當(dāng)于將Cu換成C;Zn、Cu-稀H2SO4原電池中Cu片的作用是傳輸電子,石墨可以導(dǎo)電,故換成石墨仍然可以形成原電池。3. 雖然Zn、Fe單獨都能與稀硫酸反應(yīng),但是把他們用導(dǎo)線連接起來再放入稀硫酸中,由于Zn比Fe活潑,更容易失去電子故Zn失去電子,電子經(jīng)導(dǎo)線流向Fe片,溶液中的H+在Fe片上得到電子,故能形成原電池。演板:找同學(xué)寫出2.3裝置的電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)點評:都是以Zn和稀硫酸反應(yīng)為基礎(chǔ),將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別設(shè)置在兩個電極上進(jìn)行,

31、實現(xiàn)了Zn和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。這里的Fe與2中的石墨、Zn、Cu-稀H2SO4原電池中的Cu片所起到的作用都是一樣的(傳輸電子,它們并沒有參與原電池反應(yīng))由1、2、3可知,原電池對電極的要求是:有兩個活潑性不同的電極,可以是兩種活潑性不同的金屬也可以是一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬如石墨。4酒精稀H2SO4稀H2SO44. 兩電極直接接觸也可以實現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移,故4可形成原電池5. 酒精是非電解質(zhì),溶液不導(dǎo)電,內(nèi)電路不通,故5不能形成原電池。6. 不能形成閉和回路,故6不能形成原電池。由4、5、6可知,原電池不僅對電極有要求,還有其它要求:兩個電極(直接接觸或用導(dǎo)線相連)連接在一起,

32、插入電解質(zhì)溶液中,并且能形成閉合回路。另外,原電池的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng),所以最核心的要求是電極和電解質(zhì)溶液間能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。我們把構(gòu)成原電池的條件總結(jié)為:(1)有活潑性不同的兩個電極。兩種活潑性不同的金屬一種金屬與一種能導(dǎo)電的非金屬。(2)兩個電極(直接或間接)連接在一起,并插入電解質(zhì)溶液中,形成閉和回路(3)能自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng)注意:三個基本條件相互聯(lián)系,不能孤立、片面的看待某一個條件,核心是氧化還原反應(yīng)。根據(jù)以上我們總結(jié)出的構(gòu)成原電池的條件判斷下面一個裝置是否能形成原電池,若能形成寫出電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)Zn比Cu活潑容易失去電子,所以Zn作負(fù)極,Cu作正極。電極反應(yīng)為:負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+溶液中的Cu2+在正極Cu片上得到電子生成Cu單質(zhì)正極:Cu2+2e-=Cu電池總反應(yīng):Zn+Cu2+=

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