选择性必修1 化学反应原理 · 人教版
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51 原电池_第3课时

免费读1254字2024-07-22

  老师:各位同学大家好,我是北京师范大学附属实验中学的马佳老师。今天我们继续用前面学习过的原电池原理的知识,深入的讨论一些更为复杂的问题。首先我们先看一个有趣的玩具,大家现在看到的是盐水小汽车,我们在它的尾部滴几滴食盐水,不一会儿车轮就转动起来了,将它置于地面,它就能跑起来,是不是很神奇?为什么滴加盐水后小车就有了动力?我们来一探究竟。取出小汽车尾部的动力装置,打开后发现它是由芯片、滤纸片和石墨片依次叠放而成的。同学们很快就能想到动力是来源于低价的氯化钠溶液。后装置中形成了原电池。那么原电池是怎样形成的?请你画出原理示意图进行说明。结合元电池的构成要素和装置中的物质和材料的性质,这位同学分析了各个部分的作用,并画出了示意图。它的分析如下,锌在体积中还原性最强,所以做还原剂,并且是电极材料,石墨片是正剂材料,氯化钠溶液是电解质溶液,做离子导体。到这里,有些同学产生了疑问,这个电池中的氧化剂是什么呢?大家能找出来吗?有同学关注到了,元电池的使用环境中存在氧气,是一种强氧化剂,能够与锌发生氧化还原反应,所以氧气应该是正极反应物。因此负极锌失去电子,在氯化钠溶液中生成锌离子。正极氧气得电子氧元素的化合价下降为负二价,负二价氧元素在不同环境中会形成不同的粒子,酸性溶液中会生成水分子,在中性或碱性溶液中会生成氢氧根离子。所以在氯化钠溶液中氧气得到电子转化为氢氧根离子。经过分析可以写出电极反应式,负极两摩锌失4摩电子生成两摩锌离子,正极一摩尔氧气得4摩尔电子和两摩尔水反应生成4摩尔氢氧根离子。产物锌离子与氢氧根离子可以反应生成氢氧化锌。

  老师:由上面的分析可知,总反应为两模锌和一模氧气和两模式反应生成两模氢氧化锌。阅读资料发现,锌的确能在潮湿的环境中被空气中的氧气氧化,生成氢氧化锌。这位同学不仅关注了元电池中给出的物质,当他发现这些物质无法形成原电池时,它有意识的关注了体系所处的环境,分析环境中所含的物质,最后根据性质找出了参与反应的物质盐水。小汽车的装置结构很简单,不过在玩的时候往往还没有玩尽兴,心并没有完全消耗,小汽车就跑不动了,这又是为什么呢?分析使用过后的芯片表面的物质,发现是因为表面覆盖了嵌化芯,覆盖面积增大后阻碍了元电池继续工作。用砂纸打磨芯片后再次安装接通电路,小车可以继续前进。

  老师:为什么会在芯片表面覆盖有氢氧化锌?请大家思考,说明你分析的理由。这位同学给出的理由是,正极会生成氢氧根离子向负极迁移,负极生成的锌离子向正极迁移,但氢氧根离子迁移的速率应该快于锌离子,所以在父级表面发生反应。锌离子和两摩氢氧根离子生成一摩氢氧化锌布荣物嵌花芯,附着在芯片的表面。可以看出,这位同学刚才分析的过程体现了分析元电池的两个角度,电极反应和粒子迁移对问题的出现给出了合理的解释。它的分析思路给大家提供了很好的示范。同学们刚才找出了产生问题的原因,接下来请你给生

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