原电池的设计及应用PPT课件

-,1,原电池的设计及应用,-,2,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。,-,3,-,4,一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。,-,5,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,-,6,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,-,7,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。,-,8,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,-,9,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+,-,10,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,-,11,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,-,12,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,-,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,H2SO4溶液,Mg,Mg-2e-=Mg2+,2H+2e-=H2,Al,Mg+2H+=Mg2+H2,-,14,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？,-,15,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。,-,16,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。,-,17,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。,-,18,（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。,-,19,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。,-,20,1、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,-,21,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：,-,22,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：_。,-,23,2、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：_。,-,24,3、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_。,-,25,4、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？,-,26,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。,-,27,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,-,28,-,29,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。,-,30,2、已知氧化还原反应Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，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：,Cu2e-Cu2+,2Fe3+2e-2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,-,31,4.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？,-,32,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？,-,33,1、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:,-,34,2、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,-,35,1、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,-,36,1.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,-,37,2.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_,-,38,3.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,-,39,制作电池：,若能形成原电池，想一想，为什么？,请同学们课