
1.通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原理。2.從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件,發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。
化學(xué)電源是如何對(duì)外提供電能的呢?
鋅片逐漸溶解,銅片有氣泡產(chǎn)生,靈敏電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
鋅失電子,變成Zn2+進(jìn)入溶液,H+在銅片上得到電子生成氫氣, 反應(yīng)過程中產(chǎn)生了電能。
靈敏電流計(jì)是用來檢測(cè)微小電流的電流表,指針可以左右偏轉(zhuǎn)一定角度,電流方向都是規(guī)定的正電荷移動(dòng)的方向,與電子流動(dòng)方向是相反的。?
1、概念:原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2H++2e-===H2↑
總反應(yīng):Zn+2H+===Zn2++H2↑
Zn- 2e- ===Zn2+
3、原電池的構(gòu)成條件:
4、氧化還原反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
2、兩電極插入電解質(zhì)溶液中
1、兩種活潑性不同的金屬(或另一種為非金屬導(dǎo)體)構(gòu)成電極
構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬,正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬,例如石墨。兩極材料可能參與反應(yīng),也可能不參與反應(yīng)。
兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接,共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池,必須有一個(gè)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
在判斷原電池正負(fù)極時(shí),既要考慮金屬活潑的強(qiáng)弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中,負(fù)極為Mg;但是Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,負(fù)極為Al,正極為Mg。
在銅—鋅—稀硫酸原電池中,電子是怎樣移動(dòng)的?電子能否通過電解質(zhì)溶液?離子如何移動(dòng)?
1、由于金屬鋅比銅活潑,鋅失去電子,電子通過導(dǎo)線流向銅片;
2、電子不能通過電解質(zhì)溶液;
3、在稀硫酸中H+移向銅片, SO42-移向鋅片;
電解質(zhì)溶液中,陽離子向正極移動(dòng), 陰離子向負(fù)極移動(dòng)。
從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極。
電子不下水,離子不上岸
解答有關(guān)原電池問題的思維流程如下:
二、原電池工作原理的應(yīng)用
1.加快氧化還原反應(yīng)的速率
原理:原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行,使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互的干擾減小,使反應(yīng)速率增大。
實(shí)驗(yàn)室制氫氣,用純鋅還是粗鋅(含碳)好?
粗鋅放入稀硫酸中構(gòu)成原電池,化學(xué)反應(yīng)速率增大。
如果只有純鋅,處理才能加快反應(yīng)速率?
可滴入幾滴硫酸銅溶液,形成原電池,加快反應(yīng)速率。
2.比較金屬活潑性強(qiáng)弱
活潑金屬作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)反應(yīng)中質(zhì)量減少
不活潑金屬作正極發(fā)生還原反應(yīng)質(zhì)量不發(fā)生變化
(1)潮濕的空氣里鋼鐵容易生銹
原理:負(fù)極反應(yīng): ;正極反應(yīng): ;
總反應(yīng):2Fe+ O2 + 2H2O =2Fe(OH) 2
4Fe(OH) 2+O2 + 2H2O =4Fe(OH) 3
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-
主要成分:鐵粉、碳、食鹽、水、吸水布(吸水棉)
使用方法:撕開后進(jìn)入空氣(提供氧氣,供吸氧腐蝕用)
原理:負(fù)極反應(yīng): 正極反應(yīng): ;
總反應(yīng):2Fe+ O2 + 2H2O =2Fe(OH) 2
4Fe(OH) 2+O2 + 2H2O =4Fe(OH) 3在此反應(yīng)過程中放熱,因此成為“暖寶寶”“熱敷袋”
(1)依據(jù):已知一個(gè)氧化還原反應(yīng),首先分析找出氧化劑、還原劑,一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化),氧化劑(即電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)選擇合適的材料①電極材料:電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料,或者在該氧化還原反應(yīng)中,本身失去電子的材料。②電解質(zhì)溶液:電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。
概念工作原理構(gòu)成條件解題流程
加快氧化還原反應(yīng)的速率比較金屬活潑性強(qiáng)弱解釋生活中的現(xiàn)象設(shè)計(jì)原電池
Cu-2e-===Cu2+
O2+4H++4e-===2H2O
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