第四章第一节原电池

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 池池返回 (1) (1)在氧化还原反应中：在氧化还原反应中： 氧化剂氧化剂 电子电子元素化合价元素化合价 被被 发生发生 反应。反应。 还原剂还原剂 电子电子元素化合价元素化合价 被被发生发生 反应。反应。 氧化剂、还原剂之间转移电子数目氧化剂、还原剂之间转移电子数目相等相等。 (2) (2)原电池是将原电池是将 转化为转化为 的装置，原电池的装置，原电池内发生的反应属于内发生的反应属于 。得到得到降低降低还原还原还原还原失去失去升高升高氧化氧化氧化氧化化学能化学能电能电能氧化还原反应氧化还原反应返回 (3)通过必修通过必修2课程的学

2、习，我们课程的学习，我们知道在右图装置中：知道在右图装置中： 锌片是锌片是 极，电极反应式是极，电极反应式是 铜片是铜片是 极，极，电极反应式是电极反应式是 。 总反应方程式是总反应方程式是 。 外电路中电子由外电路中电子由 片流向片流向 片。片。负负Zn2e=Zn2；正正2H2e=H2Zn2H=Zn2H2锌锌铜铜 一、原电池的工作原理一、原电池的工作原理 1 1构成条件构成条件 (1) (1)具有两个具有两个 不同的电极。不同的电极。 (2) (2)合适的合适的 溶液。溶液。 (3) (3)形成形成 回路回路( (外电路用导线相连或互相接外电路用导线相连或互相接触并将两电极插入电解质溶液中触

3、并将两电极插入电解质溶液中) )。 (4) (4)能自发地发生能自发地发生 反应。反应。活泼性活泼性电解质电解质闭合闭合氧化还原氧化还原返回2 2装置图装置图( (以以ZnZnCuCu原电池为例原电池为例) )返回3 3工作原理工作原理电极电极Zn电极电极Cu电极电极电极名称电极名称 得失电子得失电子失电子失电子得电子得电子电子流向电子流向 反应类型反应类型 反应反应 反应反应电极反应式电极反应式 总反应式总反应式 负极负极流出流出氧化氧化正极正极流入流入还原还原Zn2e=Zn2Cu22e=CuZnCu2=Zn2Cu返回还原性还原性氧化性氧化性电解质溶液电解质溶液定向运动定向运动返回3闭合回路

4、闭合回路返回1判断正误判断正误(正确打正确打“”号，错误打号，错误打“”号号)。(1)原电池是把化学能转化为电能的一种装置。原电池是把化学能转化为电能的一种装置。()(2)原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。原电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应。 ()(3)不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池装置可以实现。以实现。 ()返回(4)碳棒不能用来作原电池的电极。碳棒不能用来作原电池的电极。 ()(5)反应反应Cu2Ag=2AgCu2能以原电池的能以原电池的形式来实现。形式来实现。()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)返回2原电池中的盐

5、桥有何作用？原电池中的盐桥有何作用？答案：答案：盐桥有两个作用：盐桥有两个作用：(1)将两个半电池连接构成闭合回路将两个半电池连接构成闭合回路(2)保持盐桥两边电解质溶液呈电中性保持盐桥两边电解质溶液呈电中性返回3下图中能组成原电池产生电流的是下图中能组成原电池产生电流的是()返回分析：分析：A、D两项中电极与电解质溶液之间不发生反两项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池。应，不能构成原电池。B项符合原电池的三个构成条项符合原电池的三个构成条件，且件，且Zn能与能与H2SO4溶液反应，两电极发生的反应溶液反应，两电极发生的反应分别是分别是Zn2e=Zn2，2H2e=H2。C、D项中

6、酒精不是电解质，故不是原电池。项中酒精不是电解质，故不是原电池。答案：答案：B返回4下列四位同学的说法正确的是下列四位同学的说法正确的是()返回分析：分析：在原电池中，较活泼的金属作负极，失去在原电池中，较活泼的金属作负极，失去电子发生氧化反应，电子从负极流出经导线流向电子发生氧化反应，电子从负极流出经导线流向正极，内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向正极，内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故只有负极移动，故只有A说法正确。说法正确。答案：答案：A返回5根据下式设计一个原电池：根据下式设计一个原电池：Cu2Ag=Cu22Ag(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出原电池的装置简图。装置可采

7、用烧杯和盐桥，画出原电池的装置简图。注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。(2)写出两个电极上的电极反应。写出两个电极上的电极反应。返回分析：分析：首先将反应拆成两个半反应：首先将反应拆成两个半反应：Cu2e=Cu2，2Ag2e=2Ag，然后结合原电池，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该电池的负极应该用的电极反应特点分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极材料为作材料，正极材料为Ag。原电池由两个半电池。原电池由两个半电池组成，铜和铜盐溶液组成铜半电池，银和银盐溶组成，铜和铜盐溶液组成铜半电池，银和银盐溶液组成银半电池，中间通过盐桥连

8、接起来。液组成银半电池，中间通过盐桥连接起来。返回答案：答案：(1)(2)负极：负极：Cu2e=Cu2，正极：正极：2Ag2e=2Agv复习回忆：判断以下哪些是原电池复习回忆：判断以下哪些是原电池？Zn Cu G H2SO4（1） G Zn Zn H2SO4（2） G Fe C H2SO4（3） G Zn Cu C2H5OH（4）G Zn Cu CuSO4 CuSO4（5）是是是是一、形成原电池的几个一、形成原电池的几个条件条件是是 ：本质和核心本质和核心:发生自发氧化还原反应。发生自发氧化还原反应。 1、两个活泼性不同的电极。、两个活泼性不同的电极。 2、电解质溶液、电解质溶液 。 3、形成

9、闭合回路。、形成闭合回路。 CuSO4 溶液溶液e-该装置：把化该装置：把化学能转变成电学能转变成电能能 G Zn Cu ZnSO4CuSO4KCl实验实验探究探究由盐桥连接的由盐桥连接的两溶液保持两溶液保持电电中性中性，两个烧，两个烧杯中的溶液连杯中的溶液连成一个通路。成一个通路。 导线的作用是导线的作用是传递电子，沟传递电子，沟通外电路。而通外电路。而盐桥的作用则盐桥的作用则是沟通内电路是沟通内电路。 G Zn Cu ZnSO4CuSO4写出其电极反应式写出其电极反应式 CuSO4FeCu CuSO4CuSO4FeSO4FeCu该原电池反应原该原电池反应原理理?电极反应式电极反应式和总方程

10、式和总方程式.思考讨论思考讨论1、根据氧化还原反应电、根据氧化还原反应电子转移判断子转移判断电极反应电极反应。2、根据电极反应确定合、根据电极反应确定合适的适的电极材料电极材料和和电解质电解质溶液溶液 逆向思维：逆向思维： 利用刚才利用刚才Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，设计设计一个原电池一个原电池.CuFeCuSO4FeSO4化合价升高化合价升高 失失2e- 化合价降低化合价降低 得得2e-思考讨论：思考讨论：利用此利用此反应反应来设计原电池，写出电极反应式。来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图并画出装置图（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合价降低得化合

11、价降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合价升高失化合价升高失2e-CuCCuCl2FeCl3装置图装置图离子方程式离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合价升高失化合价升高失2e-化合价降低得化合价降低得2e-电极：负极是电极：负极是Cu，正极可以是，正极可以是Ag或或C等。等。 电极反应式：电极反应式：负极：负极：Cu 2e- = Cu2+ 正极：正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag电解液：电解液： AgNO3 或者：或者： Cu(NO3)2 、AgNO3 思考讨论思考讨论：利用该

12、反应设计原电池：利用该反应设计原电池返回返回1 1工作原理示意图工作原理示意图返回2 2原电池电极的判断原电池电极的判断返回 例例1(2012徐州高二检测徐州高二检测)下图是下图是Zn和和Cu形成形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是片上记录如下：在卡片上，描述合理的是 ()返回A BC D返回答案答案B返回 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极，但

13、若以氢氧化构成原电池，镁为负极，铝为正极，但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。返回返回 1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，溶液，能使产生能使产生H2的速率加快。的速率加快。 2比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱返回 3用于金属的保护用于金属的保护 如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。返回 4设计化学电池设计化学电池 例如：以例

14、如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设为依据，设计一个原电池。计一个原电池。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 负极：负极：Cu2e=Cu2， 正极：正极：2Fe32e=2Fe2。返回 (2)确定电极材料：确定电极材料： 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体接作负极；如为气体(如如H2)或溶液中的还原性离子，可或溶液中的还原性离子，可用惰性电极用惰性电极(如如Pt

15、、碳棒、碳棒)作负极。作负极。 发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。 本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。返回 (3)确定电解质溶液：确定电解质溶液： 一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用可用FeCl3溶液作电解液。溶液作电解液。 (4)构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。闭合回路。返回 例例2(2012金华十校期末考试金华十校期末考试)控制适合的条件，控制适合的条件，KI溶液过量，将反应溶

16、液过量，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计设计成如下图所示的原电池。下列判断正确的是成如下图所示的原电池。下列判断正确的是 ()返回A反应开始时，甲中石墨电极上反应开始时，甲中石墨电极上Fe3发生氧化反应发生氧化反应B反应开始时，乙中石墨电极的反应式：反应开始时，乙中石墨电极的反应式：I22e=2IC电流计读数为零时，在甲中加入电流计读数为零时，在甲中加入KSCN溶液，出现血红色溶液，出现血红色D电流计读数为零时，反应处在停止状态电流计读数为零时，反应处在停止状态返回 解析解析本题考查原电池原理及化学平衡，难度较本题考查原电池原理及化学平衡，难度较大，根据所给原电池的反应原理可知，大，根据所

17、给原电池的反应原理可知，Fe3在正极发生在正极发生还原反应，甲池中存在还原反应，甲池中存在Fe3，故，故A错误；乙池为负极，错误；乙池为负极，失电子的物质是失电子的物质是I，B错误；此反应是可逆反应，电流错误；此反应是可逆反应，电流计的读数为零时说明反应处于平衡状态，但计的读数为零时说明反应处于平衡状态，但c(Fe3)0，故故C正确，正确，D项错误。项错误。 答案答案C返回 设计原电池有以下三个关键点：设计原电池有以下三个关键点： (1)电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在电解质溶液：一般能与负极反应或者溶解在溶液中的物质溶液中的物质(如如O2)与负极反应。与负极反应。 (2)电极材料：一般

18、较活泼的金属作负极，较不电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极。活泼的金属或导电的非金属作正极。 (3)若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则负极中的电解质溶液应有与电极材料相同的阳离子。负极中的电解质溶液应有与电极材料相同的阳离子。返回 (1)原电池反应是氧化还原反应，氧化还原反应在理原电池反应是氧化还原反应，氧化还原反应在理论上可以设计成原电池。论上可以设计成原电池。 (2)原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，正、负极得失电子数目相等。子发生还原反应，正、负极

19、得失电子数目相等。 (3)原电池中，阴离子向负极运动，阳离子向正极运原电池中，阴离子向负极运动，阳离子向正极运动，不参加电极反应的离子在各区域的浓度基本不变。动，不参加电极反应的离子在各区域的浓度基本不变。返回(4)设计原电池的基本思路：设计原电池的基本思路：根据电池反应式确定正、负极反应式。根据电池反应式确定正、负极反应式。根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。画出原电池装置示意图。画出原电池装置示意图。总结总结v1、复习回忆了原电池的形成。、复习回忆了原电池的形成。v2、进一步了解原电池的反应原理，、进一步了解原电池的反应原理，正确书写电极

20、反应式。正确书写电极反应式。v3、利用氧化还原反应原理设计了原、利用氧化还原反应原理设计了原电池。电池。学与问学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？知道电池的其它应用吗？ 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装将太阳能转换成电能的装置置将放射性同位素自然衰变时将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置转变为电能的装置用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用途广泛的电池用于

21、用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电各式各样的纽扣电池池电池发明的小故事电池发明的小故事q17911791年他在解剖时年他在解剖时会有肌肉抽搐的现象。伽会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生伏尼认为动物的组织会产生电流，而金属是传递电流的电流，而金属是传递电流的导体。导体。 q他从独特的角度认为电他从独特的角度认为电流是由两种不同的金属产流是由两种不同的金属产生的，经过一系列的实验，生的，经过一系列的实验，终于在终于在1800年成功研制年成功研制了世界上第一个能产生稳了世界上第一

22、个能产生稳定电流的电池（见下图）。定电流的电池（见下图）。 （意大利生物（意大利生物学家伽伏尼）学家伽伏尼）（法国物（法国物理学家、理学家、化学家伏化学家伏特）特）、化学电池分类、化学电池分类化学电池化学电池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池定义定义例子例子电池中的反应电池中的反应物质进行一次物质进行一次氧化还原反应氧化还原反应并放电之后，并放电之后，就不能再次利就不能再次利用用又称充电电池或又称充电电池或蓄电池蓄电池在放电后在放电后经充电可使电池经充电可使电池中的活性物质获中的活性物质获得重生，恢复工得重生，恢复工作能力，可多次作能力，可多次重复使用重复使用是一种连续地将是一种

23、连续地将燃料和氧化剂的燃料和氧化剂的化学能直接转化化学能直接转化成电能的化学电成电能的化学电源，又称连续电源，又称连续电池池干电池：干电池：电池电池中的电解质溶中的电解质溶液制成胶体，液制成胶体，不流动，故称不流动，故称干电池干电池铅蓄电池、铅蓄电池、锌银蓄电池、锌银蓄电池、镍镉电池、镍镉电池、锂离子电池锂离子电池氢气、甲醇、天氢气、甲醇、天然气、煤气与氧然气、煤气与氧气组成燃料电池。气组成燃料电池。如：普通锌锰如：普通锌锰电池、碱性锌电池、碱性锌锰电池、锌银锰电池、锌银纽扣电池纽扣电池一、化学电池一、化学电池小型高性能小型高性能燃料电池燃料电池 、化学电池优点、化学电池优点（）能量转换效率高

24、，供能稳定可靠。（）能量转换效率高，供能稳定可靠。（）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压（）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。的电池和电池组，使用方便。（）易维护，可在各种环境下工作。（）易维护，可在各种环境下工作。、判断电池优劣的标准判断电池优劣的标准 （）比能量（）比能量 符号符号(Ah/kg)，(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（）比功率（）比功率 符号是符号是W/kg，W/L)指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小（3）电池的储存时间的长短）电池

25、的储存时间的长短除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。功率大、储存时间长的电池，其质量好。二、一次电池二、一次电池普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 锌锌筒筒石墨石墨棒棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等干电池干电池负极负极正极正极422),(Zn NH ClZnCl MnO C2222222MnOHOeMnOOHOH电池反应：电池反应：24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl氢氧化氧锰氢氧化氧锰（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：本节要求会判断电池的正负极，不要求写电极反应式本节要求会判断电池的正负极，不要求写电极反应式碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：电解质：电解质：KOHZnZnMnOMnO2 2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考思考该电池的正负极材料和电解质该电池的正负极材料和电解质三、二次电池三、二次电池铅蓄电池放电时总反应：放电时总反应：Pb+PbO2+2H2SO