原电池的工作原理

,第一节原电池的工作原理,专题1化学反应与能量变化,第二单元化学能与电能的转化,活动与探究一,向盛有30ml1.0molL-1CuSO4溶液的小烧杯中,加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。,现象:,温度迅速上升，有红色物质析出,结论:,Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)H=-216.81kJmol1,设疑请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？并设计实验方案加以证明。,化学能,?,一、原电池,1、概念：,把化学能转化为电能的装置。,知识回顾,(1)有自发的氧化还原反应,（2）活泼性不同的两个电极,（3）两个电极插入电解质溶液中,（4）形成闭合回路（用导线连接或电极直接接触）,反应的要求,电极材料的要求,溶液的要求,原电池的形成条件,2.,3、原电池的工作原理,Zn2+,电池总反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,SO42-,Cu2+,电子e-,e-,e-,e-,e-,Zn2+,Zn2+,Zn2+,电流,正极（铜电极）,负极（锌电极）,氧化反应,还原反应,电解质溶液,失e-，沿导线传递,负极,正极,3、原电池工作原理：,发生氧化反应,发生还原反应,阴离子,阳离子,有电流产生,正极（铜电极）Cu2+2e-=Cu,Cu2+,电子e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,Cu2+,Cu2+,Cu2+,缺陷：不能产生持续稳定的电流，化学能转化为电能效率不高,如何解决？,CuSO4,什么溶液？,对应金属的可溶性盐,ZnSO4,盐桥,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。Cl-和K+在盐桥中可自由移动,盐桥的作用：,（1）形成闭合回路（代替两溶液直接接触）（2）平衡电荷（保证电解质溶液呈电中性）,K+,Cl-,Zn2+,Zn2+,Zn2+,Zn2+,e-,e-,e-,e-,Cu2+2e-=Cu,Zn-2e-=Zn2+,盐桥中离子运动方向：,K+,Cl-,负极,正极,与电解质溶液离子运动方向一致,电解质溶液,失e-，沿导线传递,负极,正极,发生氧化反应,发生还原反应,有电流产生,盐桥,K+,Cl-,二、带盐桥的原电池工作原理：,电解质溶液,优点：,能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率,三、原电池的设计,利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应,P14活动与探究,1、前提：是氧化还原反应,2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,负极（氧化反应）：Fe-2e-=Fe2+,正极（还原反应）：Cu22e-=Cu,3、以两极反应为原理，确定材料及电解质溶液,负极材料：Fe,4、画出示意图,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,设计原电池的思路,正极材料：Cu或石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属,电解质溶液：CuSO4溶液（铜的可溶性盐）,利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,试一试1：,设计原电池的思路：,1、前提：是氧化还原反应,2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,负极（氧化反应）：Cu-2e-=Cu2+,正极（还原反应）：2Fe32e-=2Fe2+,3、以两级反应为原理，确定材料及电解质溶液,负极材料：Cu正极材料：石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属电解质溶液：FeCl3溶液,4、画出示意图,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,(-)：Zn2e-=Zn2+,(+)：2H+2e-=H2,电池反应：Zn+2H+=Zn2+H2,把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出电极反应式及电池反应方程式,试一试2：,四、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,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极工作后质量减少的电极,负极正极,正极负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,负极正极,特殊情况,练习1