原电池的设计及应用ppt课件.ppt

原电池的设计及应用 1 学习目标 1 复习巩固原电池的构成条件 工作原理 2 通过一系列设计制作原电池的活动 更深刻地认识原电池的构造特点和工作原理 更熟练正确地书写电极反应式 2 3 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 由于金和铁 钢的主要成分 是活动性不同的两种金属 唾液中含有电解质 故构成原电池 产生微小的电流 使得格林太太头痛 因此 必须换掉其中一颗假牙 4 构成原电池一般条件 1 两电极 2 电解质溶液 3 形成闭合回路 两活泼性不同的导电材料 5 请用铜 锌 硫酸溶液制作原电池 并检测出电流 注意观察现象 给出合理的解释 动手设计 6 氧化反应 Zn 2e Zn2 铜锌原电池 电解质溶液 失e 沿导线传递 有电流产生 还原反应 2H 2e H2 阴离子 阳离子 负极 正极 总反应 复习 原电池的工作原理 原电池工作原理相当于将自发的氧化 还原两反应分割在正负两极同时 不同地进行 电子从负极定向流入正极 从而产生道路电流 原电池的作用是将化学能转化为电能 因此 理论上任何一个自发的氧化还原反应都可以分割为两半反应 设计为原电池 7 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 可设计成铜 锌原电池 那么能否根据Zn Cu2 Zn2 Cu也设计一个铜 锌原电池呢 设计一 所选用电解质溶液 该原电池的负极 负极反应 正极 正极反应 注意 A B原电池即以A B为电极材料 CuSO4溶液 Zn Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu Cu 8 除Zn 2H Zn2 H2 Zn Cu2 Zn2 Cu两反应外 若保持电极材料不变 通过改变电解质溶液 你能再设计一个铜 锌原电池吗 设计二 现有试剂 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 H2SO4溶液 NaOH溶液 FeCl3溶液 NaCl溶液 酒精 总反应式 选用的电解质溶液为 相应的半反应 负极 正极 Zn 2Fe3 Zn2 2Fe2 FeCl3溶液 Zn 2e Zn2 2Fe3 2e 2Fe2 9 根据Zn Cu2 Zn2 Cu已经设计出了铜 锌原电池 若保持总反应不变 通过改变电极材料 你能设计出别的原电池吗 设计三 负极 负极反应 正极 正极反应 选用的电解质溶液 Zn Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu C或Fe CuSO4溶液 现有电极材料 Fe棒 Cu棒 C棒 Zn片 Cu片 10 设计四 现在拓宽范围 请你利用所提供的试剂 材料设计各种原电池 不能与前面的设计方案雷同 即避免再设计铜 锌原电池和总反应为Zn Cu2 Zn2 Cu的原电池 总反应 选用的电解质溶液 正极材料 正极反应 负极材料 负极反应 请大家动脑想一想 现有试剂 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 H2SO4溶液 NaOH溶液 FeCl3溶液 NaCl溶液 酒精现有电极材料 Fe棒 Cu棒 C棒 Zn片 Cu片 11 变形设计 原电池的两极是否一定要插入同一池内 原电池要形成闭合回路 往往是将两电极插入同一池内 12 请用镁 铝作电极 设计一个原电池所用电解质溶液 负极 负极反应 正极 正极反应 总反应 现有试剂 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 H2SO4溶液 NaOH溶液 FeCl3溶液 NaCl溶液 酒精 H2SO4溶液 Mg Mg 2e Mg2 2H 2e H2 Al Mg 2H Mg2 H2 13 请用镁 铝作电极 设计一个原电池所用电解质溶液 负极 负极反应 正极 正极反应 总反应 现有试剂 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 H2SO4溶液 NaOH溶液 FeCl3溶液 NaCl溶液 酒精 NaOH溶液 Mg 2Al 6e 8OH 2AlO2 4H2O 6H2O 6e 3H2 6OH Al 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 从以上两种镁 铝原电池中 你对原电池负极的判断有什么认识 14 原电池一定要有活泼性不同的两电极吗 不一定 因为原电池的电极材料本身可以不参加反应 而只起到导电和做载体的作用 例如燃料电池 15 应用 为省药品和时间 甲 乙 丙三位同学用铜片 锌片 稀硫酸 CuSO4溶液 直流电源 石墨电极 导线 烧杯 试管等中学化学常见的药品和仪器 用品 以巧妙的构思 接力 的方式 设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验 试填写下列空白 甲同学分别将一小片铜片 锌片置于烧杯底部 铜与锌不接触 小心向烧杯中加入稀硫酸 观察到的现象是 甲同学的设计思路是 1 锌片上有气泡产生 铜片上无气泡 锌能置换出酸中的氢而铜不能 16 为省药品和时间 甲 乙 丙三位同学用铜片 锌片 稀硫酸 CuSO4溶液 直流电源 石墨电极 导线 烧杯 试管等中学化学常见的药品和仪器 用品 以巧妙的构思 接力 的方式 设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验 试填写下列空白 应用 乙同学接着甲的实验 向烧杯中滴加溶液 进而观察到的现象是 乙同学作出锌 铜金属活动性相对强弱所依据的原理是 2 CuSO4溶液 锌片上有红色铜析出 锌片上产生气泡的速率明显加快 活泼金属可将不活泼金属从其盐溶液中置换出来 Zn Cu 稀硫酸组成原电池 Zn为负极 17 3 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4阴极上有红色铜析出 为省药品和时间 甲 乙 丙三位同学用铜片 锌片 稀硫酸 CuSO4溶液 直流电源 石墨电极 导线 烧杯 试管等中学化学常见的药品和仪器 用品 以巧妙的构思 接力 的方式 设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验 试填写下列空白 应用 丙同学使用直流电源 石墨电极组装好电解装置 向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂 作为电解液 反应在调控下随即开始 实验中有关化学反应方程式为 获得的实验明显现象是 18 为省药品和时间 甲 乙 丙三位同学用铜片 锌片 稀硫酸 CuSO4溶液 直流电源 石墨电极 导线 烧杯 试管等中学化学常见的药品和仪器 用品 以巧妙的构思 接力 的方式 设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验 试填写下列空白 应用 请你再单独设计一个简单的实验 试剂 仪器自选 探究和证实锌和铜的金属活动性的相对强弱 简要说明操作和现象 4 分别取一小片铜片与锌片于试管中 向试管中加入少量的棕黄色的溶液 稍待 溶液的棕黄色褪去得一近乎无色溶液 19 1 拆 将已知氧化还原反应拆分成两个电极反应 2 结合电极反应找正负极材料和合理的电解质溶液 设计原电池 总结 3 按要求画出原电池装置图 还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物 拆 还原剂 ne 氧化产物氧化剂 ne 还原产物 电解质溶液 活泼性差的导体 20 挑战 现有铜片 盐酸 碳棒 其它仪器任选 1 能否设计成原电池 说明原因 2 设计实验使铜与盐酸反应生成氢气 画出示意图 练习 某高中化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用 设计并进行了以下一系列实验 实验结果记录如下 21 试根据上表中的实验现象回答下列问题 1 实验1 2的Al所做的电极是否相同 答 22 2 写出实验3的电极反应式和电池总反应方程式 铝为 石墨为 电池总反应 23 3 实验4中的铝做正极还是负极 答 为什么 答 写出铝电极的电极反应式 24 4 解释实验5中电流计指针偏向铝的原因 5 根据实验结果总结 在原电池中金属铝做正极还是做负极受到哪些因素的影响 25 练习12 07山东 铁及铁的化合物应用广泛 如FeCl3可用作催化剂 印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等 1 写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 2 若将 1 中的反应设计成原电池 请画出原电池的装置图 标出正负极 并写出电极反应式 26 小结 1 原电池的本质 2 原电池的概念 原电池能量变化 3 原电池的构成条件 4 原电池判定方法 5 原电池原理 总反应 电极名称 电子流向 电极反应类型 电极反应 总反应与电极反应的关系 离子流向等 6 原电池正负极判定 7 电极反应式书写 8 原电池设计 重点 重点 27 28 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 若把这两种金属用导线连接后平行插入稀硫酸中 则可观察到金属的表面有气泡产生 一段时间后金属的质量减少 29 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 正极 负极 总反应 Cu 2e Cu2 2Fe3 2e 2Fe2 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 30 4 为获得较长时间的稳定电流 如何将必修2中由 Zn 稀H2SO4 Cu 组成的原电池 如左下图 进行简单改装 31 在前面的实验中 大家有没有留意到不同的原电池产生的电流有大有小 这种差异传达了什么信息 现在就请大家设计方案 用实验事实来说明影响铁的电化腐蚀的因素有哪些 提示 设计几组对比实验 用电流大小来说明 金属中使用最广泛的莫过于钢铁了 但由于铁自身不能形成致密的氧化膜 我国每年因腐蚀而损失的铁占钢铁年产量的十分之一 这是一个非常惊人的数目 那你知道影响铁的电化腐蚀的因素有哪些吗 金属的腐蚀包括哪两种 哪种腐蚀最常见也最严重 32 1 电解质溶液相同时 正负极材料活泼性差异越大 产生的电流越大 铁的腐蚀也越严重 如电解质溶液为CuSO4溶液时 33 2 正极材料相同时 电流大小与电解质溶液的性质 种类 浓度 有关 以Cu Fe原电池为例 34 1 原电池原理 牺牲阳极的阴极保护法 2 电解池原理 与电源负极相连的阴极保护法 35 1 如图装置 电流表G发生偏转 同时A极逐渐变粗 B极逐渐变细 C为电解质溶液 则A B C应是下列各组中的哪一组 A A是锌 B是铜 C为稀H2SO4B A是铜 B是锌 C为稀硫酸C A是铁 B是银 C为AgNO3溶液D A是Ag B是铁 C为AgNO3溶液 D 36 2 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质 CO为阳极燃气 空气与CO2的混合气体为阴极助燃气 制得在6500C下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式阳极反应式 2CO 2CO32 4e 4CO2阴极反应式 总反应式 37 3 有A B C D四种金属 将A与B用导线连结起来 浸入电解质溶液中 不易腐蚀 将A D分别投入等浓度的盐酸中 D比A反应剧烈 将铜浸入 的盐溶液里 无明显变化 如果把铜盐浸入C的盐溶液里 有金属C析出 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 A DCAB B DABC C DBAC D BADC B 38 制作电池 若能形成原电池 想一想 为什么 请同学们课后用