铜锌原电池的原理
铜-锌原电池及其原理 (4)
第20讲原电池化学电源 班级：________ 第____组姓名：________ 组内评价：________教师评价：________ 考纲展示： 1.了解原电池和电解池的工作原理，会书写电极反应式和电池反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 学情分析： 纵观近几年的高考试题发现，高考主要围绕着原电池工作原理及其应用进行命题。考查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。 【知识梳理】 一.原电池的工作原理 1．概念和反应本质 原电池是把转化为的装置，其反应本质是。 2．工作原理(以铜—锌原电池为例) 3．构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入溶液中。 【总结提升】原电池中判断正负极的方法 二.化学电源 1.一次电池：（1）碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO 2 ＋2H 2 O===2MnOOH＋Zn(OH) 2 。 负极材料：电极反应： 正极材料：电极反应： (2)银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液) 负极材料：，电极反应：， 正极材料：，电极反应：， 总反应：。 2．二次电池 铅蓄电池(电解质溶液为30%H 2 SO 4 溶液) 总反应：2PbSO 4 ＋2H 2 O===Pb＋PbO 2 ＋2H 2 SO 4 。 ①放电时的反应负极反应：， 正极反应：， 总反应：。 电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时的反应阴极反应： 阳极反应：， 3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。 ②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由供给。 (2)铝—空气—海水电池负极材料：铝片，正极材料：铂片，电解质溶液：海水， 负极反应：， 正极反应：，
铜锌原电池为什么电子要移动到铜片上呢
铜锌原电池为什么电子要移动到铜片上呢, 问题补充: 氢离子可以直接在Zn 片上与Zn反应生成氢气，为什么电子要流动到Cu片上，而氢离子也要移动到铜片上反应成氢气呢,还有电子流动到Cu片上后，是在Cu表面附着的吗, 一看就知道楼主是高中生，对所学的知识进行更加深入的研究，这种学习态度很好哦，灰常值得表扬~~但你所提出的这个问题是超出高中化学教学范围的，“为什么在铜锌原电池中，Zn电极失去的电子要通过导线富集到Cu电极的表面，而不是直接与电解液中的氢离子直接反应生成氢气。这到底是为什么呢,”这个问题高考是绝对不会也不可能涉及到的。仅需了解就行。但是，如果你深入的理解了这个问题的话，对你今后原电池原理的掌握会有非常大的帮助，你会比其他死记硬背的学生知其根本。好了言归正传，开始讲解这个问题。 首先，楼主你要遇到一个新的概念“电极电位”【也可称之为电极电势】 金属浸于电解质溶液中，显示出电的效应，即金属的表面与溶液间会产生电位差，这种电位差称为金属在此溶液中的电极电位。电极电位是一个相对性的值，也就是说，在确定了某个电位标准的前提下，才能谈论电极电位这个概念。也就是说，为了获得各种电极的电极电势数值，就要以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池,通过测定电池的电动势, 而确定各种不同电极的相对电极电势E值。1953年国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)的建议，采用标准氢电极作为标准电极，并人为地规定标准氢电极的电极电势为0。而在本例中，你可以将电解质溶液的电极电位人为的规定为0. 那么是什么原因导致了金属表面与溶液间电位差【或者说电势差】的产生呢, 原因是:将Zn浸泡在电解质溶液中时,Zn原子失去电子,转化为离子进入溶液的倾向远超过Zn离子结合电子,转化成Zn原子,重新回到Zn金属上的倾向，实质就是由于Zn不断的和电解液之间进行反应，在Zn电极的表面上富集了大量的带负电
铜-锌原电池及其原理
《化学能与电能》第一课时学案 在巴格达一博物馆中， 陈列着一只具有两千多年历史的的小陶罐，罐内装着铁棒，铁棒悬在铜质圆柱体内，外层覆盖着沥青。科学家经过实验发现：只要往其中倒入酸、碱性水或葡萄汁，在铁棒、铜柱体之间接上电流表，指针便会发生偏转。 科学家推测，古人用这些小陶罐来冶金或者给贵重物品进行镀金，甚至用于医用麻醉等。1800年物理学家在这些小陶罐的基础上发明了伏打电池。 思考：小陶罐主要由什么构成的？它是如何工作的？ 学习任务1:学习理解原电池的工作原理 序号实验思考讨论 1 现象： 离子方程式：(若是氧化还原反应，请用双线桥标出电子的转移和反 应类型) 2 Cu片：现象： 方程式：（反应）Zn片：现象： 方程式：（反应） 3 原电池 1、定义: 将转化为的装置。 2、原理 电子方向： 电流方向： 离子移动方向： 学习理解：归纳原电池的工作原理
学习任务2：实验探究原电池的形成条件 请你运用以下实验用品，自主设计并动手实验，探究原电池的形成条件。并完成下面表格。 实验用品：A 组：2片Al 、1片Cu 、酒精、稀硫酸、导线、电流表、砂纸、盒子 （思考：使用Al 片时，必须先用砂纸磨一磨，为什么？ ） B 组：2片Zn 、石墨棒、酒精、稀硫酸、导线、电流表、盒子 序号 液体 电极 电流表指针 是否构成原电池 装置 结论 1 2 3 4 实验结论： 思考：下列装置是否构成了原电池？ 3、原电池的形成条件： ① ② ③ ④ 学习拓展 你能否从生活中选择常见的材料，设计一个简易电池，并分析其工作原理。 ② ① 稀H 2SO 4 稀H 2SO 4 稀H 2SO 4
铜锌原电池及其原理
铜锌原电池及其原理 一．教学目标 1. 知识与技能 理解原电池的构成及生电原理。 2．过程与方法 （1）根据实验现象经历探究铜锌原电池生电的原理。 （2）通过自主构建原电池，经历探究电池的构成条件。 （3）通过实验研究过程，认识控制变量的化学研究方法。 3．情感态度与价值观 (1)感悟科学方法在化学研究中的重要性，增强科学探究意识。 (2)通过分组实验培养学生的自主合作精神. 二．教学重点和难点 1.重点 原电池的构成条件及电流产生的原理。 2.难点 原电池中电流产生的原理。 三．教学用品 锌片、铜片、碳棒、稀硫酸（1mol/L）、饱和氯化钠溶液、无水酒精（99%）、导线、电流表、培养皿、洗瓶、烧杯。PPT课件、实物投影仪 四、设计思路 指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。 学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望。要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。 在教学内容的安排上，按照从易到难，从实践到理论再到实践的顺序，首先通过一组实验，引入课题。在实验——观察——讨论——推测——验证的过程中，学习和理解原电池的概念和原理。在此基础上，通过实验探索和讨论组成原电池的条件。最后，让学生自己设计一个原电池以检验学生对所学知识的实际应用能力。 五、教学过程 【引入】 〔录象〕日常生活中接触到的电池 〔设疑〕我们知道，电池是能够提供电流的装置，那么，电池中的电流是怎样产生的呢？〔激疑〕大家请看，这是什么？柠檬
〔投影、设问〕向其中插入铜条和锌条，串联上音乐贺卡，会出现什么现象？（重复两次）这种现象说明什么？ 〔引导、设问〕实际上这就是一个水果电池，只不过电流太小，这种电流因此而没有什么实用价值，但它给我们一个启发：电池里的电流是如何产生的?要构成电路中的电流，电池应具有什么条件呢？以稀硫酸代替柠檬探究其中的原理. 〔板书〕一、原电池 【探究实验一】 交流讨论： 铜是不活泼金属，不能置换酸中的氢。但当铜丝和铁丝连接后，铜丝上有气泡产生，从溶液中的成分分析，产生的气体可能是氢气。表明在铜丝上有反应2H+ + 2e- →→H2↑发生，则一定有电子转移到铜丝上。而产生电子的物质最可能是锌丝。Zn - 2e-→ Zn2+ 锌是活泼金属，失去电子。电子通过导线转移到铜丝上，H+从铜丝上得到电子生成H2，故在铜丝上产生。如果上述推断成立，则应该有电子做定向移动，即有电流产生。 【追问】如何证明电路中有电子通过？ 【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。 【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！从能量变化的角度分析，这是什么装置? 【生】化学能直接转化为电能的装置。 【板书】原电池定义：通过氧化还原反应，把化学能直接转化为电能的装置。 【小组讨论】 1．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？ 2．电子从哪里来，到哪里去？ 3.电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？ 4.溶液中有哪些看不见的动作？ 【交流】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极(Zn)：Zn-2e-→Zn2+ 正极（Cu）：2H+＋2e-→H2 【引导总结】3、原电池正负极的判断方法： （1）由电极的活泼性判断：活泼金属作负极。 （2）由电子的流向判断：电子流出的一极为负极。
对铜锌原电池实验中锌片表面产生气泡的原因探究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3f13612589.html, 对铜锌原电池实验中锌片表面产生气泡的原因探究 作者：夏立先等 来源：《中学化学》2015年第09期 中学化学各版本高中教材都有铜锌原电池实验，即将铜片与锌片用导线连接后，同时插入稀硫酸中，观察实验现象。实验的预期现象是：铜片上有气泡，锌片没有气泡。但实际情况是不仅铜片上有气泡，而且锌片也有气泡。教师们想了各种办法，如降低硫酸的浓度、更换不同的锌片、减小锌片面积或增大铜片面积等，结果都无济于事，锌片上依旧有气泡。对于锌片上产生气泡的原因，目前比较流行的解释是：锌片不纯净，内部有杂质，自身形成了很多微小的原电池，从而锌片上有气泡。事实真的如此吗？为此，笔者对该实验进行了实验探究。 一、实验准备 1.取一块较大的白铁皮（铁表面镀锌），用剪刀剪成长 5 cm、宽2 cm的镀锌铁片若干片及长2.5 cm、宽2 cm的镀锌铁片若干片，用砂纸轻轻打磨锌片表面。将剪好的镀锌铁片的四周边缘，用毛笔蘸取清漆涂抹均匀（目的是封闭裸露的铁），晾干，备用。另截取长5 cm、宽2 cm的铜片若干片及长2.5 cm、宽2 cm的铜片若干片，用砂纸打磨光亮，备用。 2.配制2 mol/L硫酸、1 mol/L硫酸、0.5 mol/L硫酸、0.2 mol/L硫酸、0.1 mol/L硫酸、0.05 mol/L硫酸。 二、研究过程 1.探究锌片上的气泡与连接锌片和铜片之间的导体的电阻大小是否有关？ 实验1 将长5 cm、宽2 cm铜片与长5 cm、宽2 cm镀锌铁片用10 cm长铜导线连接（用 焊锡连接）后，同时插入0.2 mol/L稀硫酸中（如图1所示），铜片锌片各插入溶液一半（2.5 cm处），观察实验现象。 实验的现象是：铜片上有大量气泡，锌片有比较多气泡。 实验2 将长5 cm、宽2 cm的铜片从长约1 cm 处折叠成直角，将长5 cm、宽2 cm的镀锌铁片长约1 cm处折叠成直角，用焊锡将铜片与镀锌铁片焊接在一起，同时插入0.2 mol/L稀硫酸中（如图2所示），铜片锌片各插入溶液一半（2.5 cm处），观察实验现象。
铜锌原电池电动势的测定及应用
铜锌原电池电动势的测定及应用 实验目的 1. 掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 2. 通过电池电动势的测量，加深理解可逆电池、盐桥等基本概念。 3. 学会金属电极的制备和处理方法。 4. 通过原电池电动势的测定掌握有关热力学函数的计算。 实验原理 铜锌原电池是由两个“半电池”所组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。在铜锌原电池放电反应中，正极起还原反应，负极起氧化反应，电池反应是两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。在恒温恒压、可逆条件下，各热力学函数与电池电动势有如下关系： （1） (2) (3) 式中：F是法拉第常数（96485.34C），z是电池输出元电荷的物质的量，E是可逆电池的电动势。故只要在恒温恒压下测出铜锌电池的电动势E和电动势的温度系数，便可求出各热力学函数。 书写电池的电动势和电极电势的表达式： 根据能斯特方程，可得电池的电动势与活度的关系式：
(4) 由于Cu 、Zn 为纯固体，它们的活度为1，则式（4）可书写为： (5) 式中 为溶液中锌离子的活度和铜离子的活度均等于1时的电池的电动势（即原电池的标准电动势）。 的数值可由下法得到。 =E 0+-E 0- （6） E 0以标准氢电极作为标准(标准氢电极是氢气压力为100kPa ，溶液中为1，其电极电势规定为零)测得。将标准氢电极作为负极铜电极作为正极组成电池测定E(Zn|Zn2+)，标准氢电极作为负极锌电极作为正极组成电池测定E(Cu|Cu2+)。 E(Zn|Zn2+)= E 0(Zn|Zn2+)- 2RT F ()ln (2+a Zn a Zn ） （7） E(Cu|Cu2+)= E 0(Cu|Cu2+)- 2RT F ()ln (2+a Cu a Cu ） （8） 得出E 0(Zn|Zn2+)，E 0(Cu|Cu2+)。由（6）得 。 由E 0 还可以计算出ΔrGm θ，可由下式求出： Δ rGm θ=-zFE 0 （9） 计算原电池反应电动势的温度系数（E T ??）P 。测定不同温度下铜锌原电池的电 动势，作E-T 图求斜率，斜率即为（E T ??）P 。 实验仪器及试剂
铜—锌原电池原理实验改进
铜—锌原电池原理实验改进 电池在现代人们中发挥着越来越多重要的作用，人们的生活离不开电池，本文主要阐述铜—锌原电池原理实验改进。 标签：铜—锌原电池原理试验改进方法 在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。而这些电池都是应用原电池原理制作出来的。新人教版必修二第二章第二节安排了原电池原理及其应用的教学，这部分知识较抽象，学生难以理解。因此，我对原演示实验进行了部分改进，能更直观的演示原电池原理，展示化学反应过程和结果。 原电池实验是现行高中教材中一个典型的演示实验，实验装置简单明了，学生很容易理解，但是，实际操作过程中确实存在一些问题。现总结如下： 1.实验时往往在铜片和锌片上同时观察到有气泡产生。 2.锌片溶解现象不明显。 3.对于原电池的微观变化无法解释。 4.电流方向的判断不直观。 总之，现象与知识无法合理统一，不利于学生真正理解和掌握。演示实验大多是为教授知识和理论服务，只有与知识统一的实验现象才有利于学生对知识的理解和掌握。因此，许多化学工作者为之努力，但往往锌失去电子变成锌离子进入溶液无法在短时间内观察到，与真正的统一仍有距离，许多教师纷纷采用电脑模拟的方法克服此难题，但毕竟不能代表实际实验。那如何改进才能使原电池原理的实验现象与原电池原理真正统一呢？ 一、实验改进的目的 通过改进锌电极来增强原电池的实验效果.用发光二极管指示电流方向，直观明了。 二、改进原理及方法（装置如图所示） 1.锌片：锌片表面产生大量气泡是因为锌片不纯所致，使之表面产生许多微小的原电池，处理方法是用硝酸汞稀溶液浸泡，约20分钟，再用水洗净即可，使锌极汞齐化，提高锌极H2的过电位，消除气泡。
减轻铜锌原电池实验中铜片上产生气泡的探究
减轻铜锌原电池实验中铜片上产生气泡的探究 一、实验原理 铜、锌两电极，一同浸入稀盐酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成二价锌进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的氢离子从铜片获得电子，被还原成氢原子。 氢原子结合成氢分子从铜片上放出。两极发生如下反应： 正极：2H+ +2e-=H2↑（硫酸铜溶液为电解质溶液） 负极：Zn-2e-=Zn2+ 总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 二、问题提出 根据实际情况，在酸溶液中连接铜片与锌片后，溶液中铜片会出现气泡，但锌片上也会出现气泡。锌片上出现气泡的原因是什么？如何减轻这种现象？ 猜想： ①由于铜锌原电池的原理是电子转移，锌片上产生气泡是否与连接铜片与锌片的导体的电阻大小有关？ ②锌片产生气泡是因为锌和溶液中的氢离子会发生反应，那么，这种现象是否与酸的浓度有关？ 三、实验步骤 1、对酸的浓度的影响的探究 ①用导线连接铜片、锌片后，分别同时插入到浓度分别为1mol/L，0.5mol/L，0.25mol/L的 30ml稀硫酸中，中间连接一个电流计。
表1：不同酸浓度对应的现象 2、对导体电阻影响的探究 取上一实验的最适浓度进行实验 所选最适浓度为：0.25mol/L 将不同的导体分为三组，作为连接铜片和锌片的导线 ①直接相连的两根导线 ②一根导线连接铜片和锌片 ③未除氧化膜的铝丝 四、现象分析与数据处理 通过表一进行分析发现，有两金属片之间能检测到电流，说明二者在稀硫酸中形成了闭合的回路。酸浓度越高,导电性越强，但是对锌片的腐蚀也越强。也越难以观察到铜片上的气泡。但是从0.25mol/L的酸所对应的试验现象来看，可以较为明显地观察到铜片表面上有气泡，但是锌片上的气泡难以避免。 通过表二进行分析，选取0.25mol/L的酸作为介电质，在能够较好的观察到铜片上气泡的基础上进行进一步探究，发现当连接两电极金属片的导线电阻越小，则铜片上所观察到的气泡就越明显。如果电阻较大，铜片上的气泡就会比较难分辨出。
原电池知识点归纳
原电池 知识一：铜锌原电池 自发氧化还原反应： Zn+Cu — Zn + Cu （得失电子，Zn 发生被氧化，Cu 发生被还原） 把氧化反应和还原反应分隔开（如右图）即是一个原电池。 1现象：有盐桥存在时，电流表指针发生偏转，有电流通过电路。 加。 2、原理： 活泼金属锌失电子，铜离子得到电子 在硫酸锌溶液中，锌片逐渐被溶解，即锌原子失去电子， 成Zn 2+进入溶液 Zn — 2e - = Zn 2 + （氧化反应） 从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的 沉积 在铜片上。 2+ . , Cu +2e = Cu （还原反应） 3、盐桥 盐桥：盐桥中装有饱和的 KCI 溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 盐桥的作用：可使由它连接的两溶液保持电中性。 锌盐溶液会由于锌溶解成为 Zn 2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了 Cu 2+W 带上了负电，此 时盐桥中的CI -会移向溶液中的硫酸锌溶液， 瓦移向硫酸铜溶液，使硫酸锌和硫酸盐溶液保持电中性， 氧化 还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电源。 没有盐桥的情况下，则会停止反应。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 知识点二：原电池 1原电池概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 实质：将自发的 氧化还原反应 的不规则电子转移变成电子的定向移动。 即将化学能转化成电能的形式释放。 （原电池反应速率比化学反应速率快） 2、 原电池的构成条件 （1） 自发的氧化还原反应（本质条件） （2） 活泼性不同的两电极（其中能与电解质溶液自发反应的为负极） （3） 电解质溶液（能与电极反应） （4） 形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液） 3、 电极材料的选择（了解知道） 必须导电。电池的负极必须能与电解质溶液反应，且正负电极用不同材料。 一般情况下，两个电极的构成可分为四种： 1） 活泼性不同的两种金属。例，锌铜原电池中，锌为负极，铜为正极 锌片溶解，质量减少，铜片质量增 Cu 2从铜片上得到电子，还原成为金属铜并 Zn 被还原，形 ZnSOz] CUSO4
铜-锌原电池及其原理
4.12 4.2铜-锌原电池及其原理 学习目标 1.理解原电池的本质，掌握原电池的工作原理和构成条件； 2.会判断原电池的正负极，正确书写电极反应式； 3.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。 学习重点 初步认识原电池的概念、反应原理、构成及应用。 【课前预习】 【实验探究】 实验操作现象解释 1.将锌片放入盛有稀硫酸的烧杯中 2.将铜片放入盛有稀硫酸的烧杯中 3.将锌片与铜片用导线相连，放入 盛有稀硫酸的烧杯中 4.在上述装置中串联一个电流表 【知识点梳理】 以锌铜原电池为例 一、原电池 1.定义：将________直接转化为________的装置。 2.本质：___________反应的________转移变为________的定向移动。 3.电极：负极——________________________________________ 正极——_________________________________________ 4.原理： （1）电极反应式（）负极：____________________________________ （）正极：____________________________________ 总式：____________________________________ （2）电子流向： 电流方向： 阴离子运动方向：阳离子运动方向：5.构成原电池的条件 【实验探究】 控制变量法 实验目的：探究构成原电池的条件 实验用品：锌片、铁片、铜片、石墨、木条、稀硫酸、硫酸铜、乙醇、烧杯、导线、电流表实验设计 负极正极电解质是否有电流变量 1 Zn Cu 稀H2SO4是—— 2 Zn C 稀H2SO4正极 3 4 5 6 7 8 9 实验结论： 双液电池