第3节化学能转化为电能——电池。
教学重点:原电池的工作原理,写出简单的电极反应及电池反应,金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。
教学难点:原电池的工作原理,金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
第一课时。活动**1】
将锌粉加入cuso4溶液中,测量温度的变化,分析能量变化情况。
现象: 发生的反应为。
在这个反应中,锌电子,直接给了与它接触的铜离子。该反应将能转化为了能。
活动**2】
如果锌粉加入cuso4溶液的反应是放热反应,试设计试验将反应释放的能量转化为电能。
注意分析溶液中的阴阳离子的移向问题。
现象】(1)电流表指针。
(2)锌片。
(3) cuso4溶液颜色 ;
(4)铜表面也出现一层红色的固体物质;
通过对比活动1和活动2你会发现它们的异同是?
一、原电池的工作原理。
1、定义:原电池:
2、原理:
3、原电池的构成:
4、正负极的判断。
1)负极:发生反应的电极, 电子的电极,电流的极,较活泼的电极,阴离子移向负极,常见溶解的电极。
2)正极:发生反应的电极电子的电极,电流的极,较不活泼的电极,阳离子移向负极,常见由气泡冒出或由金属析出的电极。
小结:原电池和普通的氧化还原区别和联系:
观察思考】p21的双液原电池。
1mol/lznso4溶液 1mol/lcuso4溶液。
问题】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,是否有电流产生?实验现象是什么?
[要点强化指导]
a、盐桥的作用:通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来,可使电流传导。将副反应降低至最小程度,这样,更彻底的将反应所释放的能量转化为电能。
b、通过盐桥,阴离子so42-和cl-向溶液移动,阳离子zn2+和k+向溶液移动,使电流继续流通,形成闭合的回路。
c、锌片和铜片用导线连接构成电子流动的电路(电池的外部电路);znso4 溶液和cuso4溶液用盐桥连接,构成离子移动的电路(电池的内部电路)
5、原电池的电极方程式和总方程式的书写。
(1) 一般先写总反应然后再分根据氧化还原知识分析电极反应最后写出电极反应。
注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中,若不能,在写反应式时应写出最稳定的物质)
举例】cuso4溶液。
例题1】将镁片和铝片用导线相连,插入h2so4溶液中,写出两池中的电极反应式和电池反应式。
解答】①mg—al—稀h2so4原电池:
负极(mg):mg = mg2+ +2e— (氧化反应) 正极(al):2h+ +2e—= h2↑(还原反应)
电池反应:mg + 2h+ =mg2+ +h2↑
练习2】将镁片和铝片用导线相连,插入naoh溶液中,写出两池中的电极反应式和电池反应式。
al—mg—naoh原电池:
负极。正极。
电池反应。巩固】原电池或正负电极反应式的书写:
通式: 总反应: 氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物。
正极; 氧化剂还原产物。
负极: 还原剂氧化产物 (和缺项配平相似)
⑴原电池反应一般都是自发进行的因而在写电极反应时,首先将总反应变换成反应(负极)和反应(正极)。如:2fecl3 + cu = 2fecl2 + cucl2 ,正极负极其中,fe电极为负极时,被氧化为离子。
正极反应与负极反应的得失电子数要。
正极反应与负极反应直接相加可得原电池的。
电极产物是否与电解质溶液中的有关成分作用,若有作用则要一块写出。
2)燃料电池。
酸性环境:先写燃料燃烧的反应(即电池总反应)(不能写燃烧条件)
再写正极反应。
用总反应减去正极反应就是负极反应(一定要把燃料减掉)
也要学会一部写电极反应。
例如:碱性环境先确定总反应:用燃料燃烧的反应加上燃烧产物与碱的反应。
再写正极反应。
用总反应减去正极反应就是负极反应(一定要把燃料减掉,总反应必须为成离子反应)
例如:练习1:一氧化碳与氧气构成的原电池分别在酸性和碱性环境中的电极反应方程式:
练习2:氢气与氧气构成的原电池分别在酸性和碱性环境中的电极反应方程式:
6、原电池的设计。
例题:请用铜与稀硝酸反应设计一个原电池(要求画图,写出电池反应、电极反应。
练习:请用铜和氯化铁反应设计一个原电池(要求画图,写出电池反应、电极反应。
要点强化指导] 1.能自发的氧化还原反应理论上可设计成原电池。
2.电极材料有时并不一定是金属(如石墨碳棒),有时还可以是相同的金属(如金属铂),但电极反应一定是氧化还原反应。如:氢氧燃料电池。
问题分析示例】
例题:如下图装置能组成原电池的是( )
针对性练习]
1.某电池的总反应的离子方程式为2fe3+ +fe = 3fe2+,不能实现该反应的原电池是( )
正极负极电解质溶液
a. cufefecl3
b. cfefe(no3)3
c. feznfe2(so4)3
d. agfecuso4
2.把铝片和镁片用导线连接成两组,分别依次插入到naoh溶液、稀h2so4溶液中,下列说法正确的是( )
a.都不能形成原电池b.负极材料依次为镁片、铝片。
c.负极材料依次为铝片、镁片 d.负极材料都是镁片。
课堂练习达标】
1.关于原电池的说法正确的是( )
a.在正极上发生氧化反应b.化学性质较活泼的金属为负极。
c.在外电路正极电子流出d.在负极上发生还原反应。
2.下列说法不正确的是( )
.原电池中电子由负极流向正极 b.原电池中发生还原反应的电极是正极。
.电解池中发生还原反应的电极是阳极 d.电解池中质量增加的电极是阴极。
3.原电池产生电流的本质原因是( )
a.电解质溶液中有电离出的自由移动的离子 b.有导线将两个活泼性不同的电极连接。
c.在不同金属的两极间存在电势差 d.在原电池中发生了氧化还原反应。
4.下列反应中,在原理上可以设计成原电池的是。
a.ba(oh)2·8h2o 与nh4cl的反应 b.铝与盐酸的反应。
c.石灰石的分解d.甲烷与氧气的反应。
5. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的ph怎样变化( )
a.不变 b.先变小后变大 c.逐渐变大 d.逐渐变小。
6. 在原电池和电解质的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是( )
a. 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应。
b. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应。
c. 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应。
d. 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应。
7. 下列各反应中,属于原电池反应的是( )
a. 氧化铝膜破坏后,金属铝被迅速氧化 b. 白铁镀锌层破损后,还能阻止铁被氧化。
c. 红热的铁与水接触表面上形成蓝黑色的保护层 d. 铁丝在氯气中燃烧产生大量棕黄色的烟。
8、某原电池,将两金属x、y用导线连接,同时插入相应的电解质溶液中,发现y电极质量增加,则可能是下列情况中的( )
a. x是负极,电解质溶液为cuso4溶液。
b. x是负极,电解质溶液为稀h2so4溶液。
c. x是正极,电解质溶液为cuso4溶液。
d. x是正极,电解质溶液为稀h2so4溶液。
9. 将铂丝插入koh溶液做电极,然后向两个电极上分别通入乙烷和氧气,可以形成原电池,由于发生的反应类似于乙烷的燃烧,所以称做燃料电池,根据两极上反应的实质判断,通入乙烷的一极为电池的___极,这一极的电极反应式为。
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