化学：高中原电池讲解

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理本节要点本节要点2、原电池的基本组成、原电池的基本组成4、原电池的工作原理、原电池的工作原理 1、原电池的定义、原电池的定义 3、构成原电池的基本条件、构成原电池的基本条件1780年意大利著名生物学家伽伐尼。解剖青蛙年意大利著名生物学家伽伐尼。解剖青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：了如下实验： 实验实验1: 用一枝用一枝铜钩铜钩插入死青蛙的脊髓中，插入死青蛙的脊髓中，再挂在再挂在铁栏杆铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就

2、上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。发生颤抖。 实验实验2:将青蛙放到将青蛙放到铜制铜制的解剖盘里，当的解剖盘里，当解剖解剖刀刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐. 他根据实验得出他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里：青蛙自身肌肉和神经里的的“生物电生物电”是导致抽搐的原因。是导致抽搐的原因。1791年，伽年，伽伐尼发表了伐尼发表了论肌肉中的生物电论肌肉中的生物电论文，引起论文，引起广泛关注。广泛关注。阅读材料阅读材料 意大利生物学家伽伐尼意大利生物学家伽伐尼(Galvani,L.) 在做青在做青蛙的解剖实验时发现有青蛙抽搐现象。蛙的解剖实验时发现有青蛙抽搐现象。原电池的雏形原

3、电池的雏形理论解释理论解释 ：生物电观点（即生物电观点（即动物有电）动物有电） 善于质疑的意大利物理学家伏打善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器或铁器接触时才问：为什么只有青蛙腿和铜器或铁器接触时才发生抽搐发生抽搐？他做了如下实验：？他做了如下实验： 实验实验1:将青蛙腿放在将青蛙腿放在铜盘铜盘里，用里，用解剖刀解剖刀去接去接触，蛙腿抽搐触，蛙腿抽搐. 实验实验2:将青蛙腿放在将青蛙腿放在木盘木盘里，用里，用解剖刀解剖刀去接去接触，蛙腿不动触，蛙腿不动. 伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，认为要有伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，认为要有两种活泼性不同的金属同时接

4、触蛙腿，蛙腿才两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐。会抽搐。由此由此,伏打加以研究伏打加以研究,于于1799年发明了世界上年发明了世界上第一个电池第一个电池伏打电池伏打电池即即原电池原电池 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。原电池的定义v原电池是将化学能化学能转化为电能电能的装置类似于 水果电池水果电池（将水果中化学能转化为电能）本质本质：将物质中储存的化学能通过发生氧化还原反应以电能的形式表现出来。干电池干电池锂电池锂电池纽扣电池

5、纽扣电池原电池的基本组成正极负极电极如，氧化反应： Zn - 2e- = Zn2+如，还原反应： Cu2+ +2e- = Cu(发生还原反应，得电子， 电子流入)(发生氧化反应，失电子，电子溢出)电极的判断 1.对于金属对于金属金属电极，金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属对于金属非金属电极，非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；金属是负极，非金属是正极，如干电池等；失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极；负极；得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。从宏观上判断从微观上判断1.1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢

6、气，该金属与某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )( )A.MgA.Mg B.FeB.Fe C.AlC.Al D.CuD.Cu练习：练习：2.我们日常使用的干电池是一种锌锰电池，也我们日常使用的干电池是一种锌锰电池，也叫碳锌电池。它里面包含二氧化锰、碳粉以叫碳锌电池。它里面包含二氧化锰、碳粉以及淀粉等填充物。若负极为锌棒，则正极为及淀粉等填充物。若负极为锌棒，则正极为（ ）A.二氧化锰二氧化锰 B.碳棒碳棒 C.淀粉淀粉 D.以上都不是以上都不是电解质溶液：提供可导电的阴阳离子，导通电路。如，稀硫酸溶液、硫酸铜溶液等作用

7、：原电池工作时，溶液中的阴离子会移向负极，阳离子则会移向正极。目的：保持溶液的电中性。CuZn- - -Zn2+H+H+阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-电解质溶液中阴阳离子定向移动的机理电解质溶液中阴阳离子定向移动的机理【探究一探究一】CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+负极负极正极正极静电静电斥力斥力静电静电引力引力SO42-静电静电引力引力如何检验电子的流动如何检验电子的流动?【探究二探究二】CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+电流计电流计AZn2e = Zn2+2H+ + 2e=H2 组成原电池的基本条件活泼性不同

8、的两导体电极电解质溶液形成闭合回路氧化还原反应能自发进行判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？（可以）（可以）（可以）（不可以）（可以）（不可以）（不可以）盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触接触。（2）平衡电荷，使溶液呈电中性。）平衡电荷，使溶液呈电中性。盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能移动原电池的工作原理原电池的工作原理外电路：外电路：Zn失去电子沿导线通过电流表进入失去电子沿导线通过电流表进入 铜片铜片内电路：内电路：Zn原子失去电子成为原子失去电子成为Zn2

9、+进入进入溶液，使溶液，使ZnSO4溶液因溶液因Zn2+增加而带正增加而带正电，盐桥中的电，盐桥中的Cl- 会移向会移向ZnSO4溶液；同溶液；同时时Cu2+获得电子成为金属沉淀在铜片上，获得电子成为金属沉淀在铜片上，使使CuSO4溶液因溶液因SO42-相对增加而带负电，相对增加而带负电，盐桥中的盐桥中的K+移向移向CuSO4溶液，从而形成溶液，从而形成闭合回路。闭合回路。氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌铜锌原电池原电池电解质电解质溶液溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正

10、极 Cu2+2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+Cu电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路1、锌铜原电池产生电流时，阳离子、锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）A 移向移向Zn 极，阴离子移向极，阴离子移向Cu 极极B 移向移向Cu 极，阴离子移向极，阴离子移向Zn 极极C 和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极D 和阴离子都移向和阴离子都移向Cu 极极B2、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之用一根棉线将其悬在盛水的烧杯

11、中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可观察到的现象是片刻后可观察到的现象是A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B. 保持平衡状态保持平衡状态C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D例例4. 依据氧化还原反应：依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。盐桥盐桥XYACuSO4溶液溶液电流计电流计Ag请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是_；电解质溶液电解

12、质溶液Y是是_；(2)银电极为电池的银电极为电池的_极，极，发生的电极反应为发生的电极反应为_X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电极流向_电极。电极。铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age = AgCu -2e = Cu2负负(Cu)正正(Ag)思考思考上图我们用的是双液原电池，能不能用单液原电池？也就是说能不能把盐桥去掉，把Cu棒和Ag棒插在同一个AgNO3电解质溶液中？1.不能保证只有所需的阴阳离子得失电子，即其他的阴阳离子也能在正负极上得失电子，如Zn-Cu-CuSO4原电池。铜离子得电子后形成单质铜大多附着在正极铜棒上，但也不排除一部分铜单质附着在锌棒上。并且与锌棒形成新的原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出