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。 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: 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。 处方: 必须换掉其中一颗假牙。
知识回顾 原电池的定义: 原电池反应的本质: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。 构成原电池的条件: 氧化还原反应 ①电解质溶液 ②两个活泼性不同的导体做电极 ③形成闭合回路 ④有能自发进行的氧化还原反应
置疑 探究实验1 将锌粒加入到装有稀硫酸溶液的烧杯中,用温度计感受反应中的热量变化。 锌粒与稀硫酸反应置换出氢气,并放出热量。 H2SO4溶液 锌粒 锌粒与稀硫酸反应置换出氢气,并放出热量。 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 1、氧化还原反应的本质是反应物之间电子的转移,但是在上述反应中我们并没有获得电流,为什么呢? 2、如何才能获得电流呢? 置疑
写出电极反应式和电池总反应方程式。溶液中阴、阳离子如何移动? 知识回顾 A 稀H2SO4 锌片 铜片 写出电极反应式和电池总反应方程式。溶液中阴、阳离子如何移动? 理论上应看到只在铜片上有大量气泡,实际上锌片上也有大量气泡产生,这是什么原因导致的呢? 最终又会造成什么后果?怎样避免和克服呢?
1.若将锌电极、铜电极先后分别浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中,会有什么现象? 锌片表面有铜析出,铜片无变化。 2.若将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接, 并使锌电极和铜电极紧贴一起,然后浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中,会有什么现象? 锌片和铜片表面均明显有铜析出,但电流计指针不动。 3.上述装置构成了原电池吗?如果构成了原电池,为什么电流计指针又不动而表现出无电流产生呢? 4.若是原电池装置,就必须证明锌片和铜片之间确实有电流通过,怎样证明呢?
置疑 探究实验2 电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极;但随着时间的延续,锌片上也逐渐被铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零。 将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接,并使锌电极和铜电极不接触,同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中。 A CuSO4 锌片 铜片 电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极;但随着时间的延续,锌片上也逐渐被铜覆盖且电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零。 1、若为原电池,写出正负极的电极反应式并确定阴阳离子移动趋势。 2、为什么锌片上最后也全部被铜覆盖,且电流计指针逐渐指向零? 3、用什么办法避免Cu2+在锌片上也还原析出铜,以延长电池放电时间提高供电效率? 置疑
思考 探究实验3 按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接,有什么现象? A Zn Cu CuSO4 A 电流计指针不偏转,且铜片和锌片上均无明显现象(即:无电子定向移动) 上述装置构成了原电池吗?为什么? 思考
探究实验4 在探究实验3的装置中架上盐桥连通,看有什么现象? A 电流计指针偏转, 有电流通过电路, 是原电池装置; ZnSO4 Zn Cu CuSO4 A 电流计指针偏转, 有电流通过电路, 是原电池装置; (2)然后取出盐桥,又将看到什么现象? 电流计指针回到零点, 说明无电流, 未构成原电池。
交流研讨 此装置优点:克服了探究实验2的不足,能稳定长时间放电! 1、确定该原电池的正、负极,并写出原电池中的两个电极反应和电池反应方程式。 2、判断电子的流动路线及溶液中阴、阳离子移动趋势? 3、盐桥起什么作用? ZnSO4 Zn Cu CuSO4 A 此装置优点:克服了探究实验2的不足,能稳定长时间放电!
盐桥的作用: Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动,使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使电子不断从Zn极流向Cu极。
几个概念 知识拓展 2、半电池中的反应就是半反应,即电极反应。 3、半反应(电极反应)涉及同一元素的氧化价态和还原价态: 1、原电池是由两个半电池组成的; 2、半电池中的反应就是半反应,即电极反应。 3、半反应(电极反应)涉及同一元素的氧化价态和还原价态: 氧化态+ne- 还原态
小结 3.有可自发进行的氧化还原反应。 一.原电池: 二.构成原电池的基本条件: 1.有两块金属(或非金属)导体作电极; 把化学能直接转化为电能的装置。 二.构成原电池的基本条件: 1.有两块金属(或非金属)导体作电极; 2. 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路; 3.有可自发进行的氧化还原反应。
判断下列装置能否构成原电池,并思考原电池的构成条件 [知识回顾] ② ③ 判断下列装置能否构成原电池,并思考原电池的构成条件 ② ③ ④ Cu C ① Cu Zn ⑤ 盐桥
1. 用还原性较强的物质(如:活泼金属)作负极,向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极,从外电路得到电子。 三.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理: 1. 用还原性较强的物质(如:活泼金属)作负极,向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极,从外电路得到电子。 2. 原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极,而氧化性较强的物质从正极上得到电子,两极之间再通过盐桥及池内溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。
2、原电池电极反应式的书写 1、确定原电池正负极,以及两极上发生反应的物质,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。 2、重视介质是否参加反应,注意两极得失电子总数相等。 3、将两电极反应式相加即得原电池的总反应式。
练 习 C D 1. 将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中,下列各叙述正确性的是 ( ) A.锌片做负极,锌发生还原反应 1. 将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中,下列各叙述正确性的是 ( ) A.锌片做负极,锌发生还原反应 B.铜片做正极,铜得电子 C.溶液中的PH值增大 D.锌片、铜片同时有气泡冒出,说明锌片不纯 C D
3、原电池的正负极的判断方法 电子流出的极 电子流入的极 ——负极 ——正极 微观判断 宏观判断: ①根据电极材料 ②根据原电池电极 (根据电子流动方向) 宏观判断: ①根据电极材料 ②根据原电池电极 发生的反应 ③根据电极增重还是减重 ④根据电极有气泡冒出: 较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料 ——负极 ——正极 发生氧化反应的极 发生还原反应的极 ——负极 ——正极 ——正极 ——负极 质量增加的电极 工作后 质量减少的电极 工作后,有气泡冒出的电极为正极
C 正极 负极 电解质溶液 Zn Cu CuCl2 CuSO4 FeCl2 2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = A B C D 正极 Zn Ag Cu 负极 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
例: 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。 CuSO4 负极:Fe – 2e- =Fe2+ 正极:Cu2+ +2e- =Cu
4、设计原电池的思路: 根据负极氧化、正极还原写出电极反应式 画出装置示意图 前提:是氧化还原反应 电极材料 根据电极反应确定 电解质溶液 还原剂(电极材料)作负极 还原产物(电极材料)为正极,氧化剂作电解质溶液 (或其它不活泼材料) 画出装置示意图 用导线连通,可以接用电器 外电路 内电路 是将电极浸入电解质溶液中,
3、利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。 练习: 3、利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。 C Cu FeCl3 负极:Cu-2e- =Cu2+ 正极:2Fe3++2e- =2Fe2+
4、利用反应2Ag+ + Cu = Cu2+ + 2Ag及必要的仪器和药品设计一个高效的原电池;写出电极反应式和总反应方程式。