《原电池》剖析

1、原电池原电池剖析剖析 电能电能 化学能化学能一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能二、发展中的化学能源二、发展中的化学能源原电池原电池剖析剖析 分析分析:火力发电中，燃烧是化学能转变为电能火力发电中，燃烧是化学能转变为电能的关键。燃烧作为氧化还原反应，本质是氧化剂与的关键。燃烧作为氧化还原反应，本质是氧化剂与还原剂之间电子的转移。还原剂之间电子的转移。 如何将化学能直接转化为电能，进而提高资如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？源的利用率呢？思考思考一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能 O2 +2H2 = 2H2O4e- 设想：使氧化还原反应中的电子转移在不同区设想：使氧化

2、还原反应中的电子转移在不同区域内进行，从而在区域间形成电流，将化学能直接域内进行，从而在区域间形成电流，将化学能直接转化为电能呢？转化为电能呢？通通 过过 导导 线线化学能化学能 机械能机械能 电能电能 火力发电：火力发电：原电池原电池剖析剖析CuZn 稀硫酸稀硫酸实验现象实验现象：CuZn 稀硫酸稀硫酸锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生实验现象实验现象：铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生Zn、Cu与稀硫酸反应与稀硫酸反应实实 验验已知：已知： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 原电池原电池剖析剖析CuZn- - -Zn2+H+H+电流计电流计AH+H+Zn原电池原电池剖析剖析 指针偏转，

3、说明电路中有电流通过，说明指针偏转，说明电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。发生了电子定向移动。 Zn片失去的电子经导线转移到片失去的电子经导线转移到Cu片上，片上， Cu片片周围的周围的H得电子。得电子。 把这种将化学能直接转变成电能的装置，称为把这种将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池，例如：原电池，例如：Cu-Zn原电池。原电池。分析与讨论Zn2e = Zn2+2H+2e = H2 原电池原电池剖析剖析Cu-Zn原电池的正负极？原电池的正负极？Zn片片 ；Cu片片 ；Zn2e = Zn2+2H2e = H2 总反应：总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2电极反应类型

4、：电极反应类型：氧化反应氧化反应电极反应类型：电极反应类型：还原反应还原反应电极：能够导电的材料电极：能够导电的材料负极：输出电子，电流流入一端负极：输出电子，电流流入一端正极：输入电子，电流流出的一端正极：输入电子，电流流出的一端（负极）（负极）（正极）（正极）原电池原电池剖析剖析CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用复习回顾复习回顾: :溶液中阴阳离子分别流向电源的哪极？溶液中阴阳离子分别流向电源的哪极？稀稀H2SO4原电池原电池剖析剖析 稀稀H2SO4FeCu 稀稀HClZnCu随堂练随堂练根据构成原电池

5、的原理怎样设计化学电池？根据构成原电池的原理怎样设计化学电池？负极：负极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应类；电极反应类型：型： ；正极：正极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应型：；电极反应型：负极：负极： Zn ， 失失 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： Zn-2e-=Zn2+ ；电极反应类型：；电极反应类型： 氧化反应氧化反应 ；正极：正极： Cu ， 得得 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： 2H+2e-=H2 ；电极反应型：；电极反应型：还原反应还原反应负极：负极： Fe ， 失失 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式

6、： Fe-2e-=Fe2+ ；电极反应类型：；电极反应类型： 氧化反应氧化反应 ；正极：正极： Cu ， 得得 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： 2H+2e-=H2 ；电极反应型：；电极反应型：还原反应还原反应原电池原电池剖析剖析稀稀H2SO4MgCCuSO4溶液溶液ZnC负极：负极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应类型：；电极反应类型： ；正极：正极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应型；电极反应型： ：负极：负极： Mg ， 失失 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： Mg-2e-=Mg2+ ；电极反应类型：；电极反应类型： 氧

7、化反应氧化反应 ；正极：正极： C ， 得得 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式：2H+2e-=2H2 ；电极反应型；电极反应型：还原反应：还原反应：负极：负极：Zn ， 失失 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： Zn-2e-=Zn2+ ；电极反应类型：；电极反应类型：氧化反应氧化反应 ；正极：正极： C ， 得得 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： Cu2+2e-=Cu ；电极反应型；电极反应型：还原反应：还原反应 ：原电池原电池剖析剖析1）原电池是将）原电池是将_转化成转化成_的装置。的装置。化学能化学能电能电能2）如图锌、铜原电池如图锌、铜原电池（H2SO4）负极：负极：

8、 ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应类型：电极反应类型： ；正极：正极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应型：电极反应型： 。稀硫酸稀硫酸Zn失去失去Cu氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn2e=Zn2+得到得到2H+2e=H2Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化Cu2+ + 2e - = CuZn3）当电解质溶液为当电解质溶液为CuSO4时：时：负极：负极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应类型：电极反应类型： 反应；反应；正极：正极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应型：电极反应型： 反应反应。

9、得到得到Cu失去失去还原还原原电池原电池剖析剖析CuZn- - -Zn2+H+H+ Zn2e=Zn2+ 2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应 负极负极正极正极电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子 失去电子失去电子阳离子得电子阳离子得电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-原电池工作原理小结原电池工作原理小结较活泼金属较活泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨较活泼的金属发生氧化反应较活泼的金属发生氧化反应,电子从较电子从较活泼的金属活泼的金属(负极负极)通过外电路流向较通过外电路流向较不活泼的金属不活泼的金属(正极正极)。 原电池原电池剖析剖析 练习练习

10、: :1、下图装置中，能构成原电池的有、下图装置中，能构成原电池的有 。e原电池原电池剖析剖析 电解质溶液电解质溶液 活泼性不同的电极活泼性不同的电极 形成闭合回路形成闭合回路 自发地发生氧化还原反应自发地发生氧化还原反应 （四要素）（四要素）6.构成简单电池的条件构成简单电池的条件原电池原电池剖析剖析例如：下图即是我们以前讲到的原电池，实际生活中例如：下图即是我们以前讲到的原电池，实际生活中不用这样的原电池。不用这样的原电池。缺点：缺点：电池效率不高，电流衰减比较快。电池效率不高，电流衰减比较快。这是什么原因造成的呢这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施呢有没有什么改进措施呢？【思考与探究

11、思考与探究】 CuSO4溶液溶液原电池原电池剖析剖析1）Zn与与CuSO4溶液接触，一定有溶液接触，一定有Cu2+与与Zn直接反应，直接反应，而在而在Zn表面析出表面析出Cu。2）析出的）析出的Cu与与Zn会直接构成原电池，进一步加速会直接构成原电池，进一步加速Cu在在Zn表面析出，致使原来电池向外输出的电流减弱。表面析出，致使原来电池向外输出的电流减弱。3）当锌片表面完全被铜覆盖后，两个电极都是）当锌片表面完全被铜覆盖后，两个电极都是Cu，则不再构成原电池了，也就无电流再产生。则不再构成原电池了，也就无电流再产生。【主要原因主要原因】：原电池原电池剖析剖析1、把、把a、b、c、d四块金属片浸

12、入稀硫酸中，用四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为为负极；负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B练习练习: :原电池原电池剖析剖析2、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

13、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B原电池原电池剖析剖析3、判断下列条件能否构成原电池、判断下列条件能否构成原电池,若能请指出若能请指出正、负极并写出电极反应式。正、负极并写出电极反应式。 a.镁铝镁铝/稀硫酸稀硫酸; b.铝碳铝碳/氢氧化钠溶液；氢氧化钠溶液； c.锌碳锌碳/硝酸银溶液硝酸银溶液 ; d.锌铜锌铜/水水; e.铁铜铁铜/浓硝酸浓硝酸 ； f.锌铁锌铁/乙醇乙醇; g.硅碳硅碳/氢氧化钠溶液；氢氧化钠溶液；h.镁铝镁铝/氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液。原电

14、池原电池剖析剖析 电能电能 化学能化学能一、化学能转化为电能二、发展中的化学能源二、发展中的化学能源第第 二二 课课 时时第一课时第一课时包头包头 北重三中北重三中 赵海云赵海云原电池原电池剖析剖析CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用复习回顾复习回顾: :稀稀H2SO4原电池原电池剖析剖析1）原电池是将）原电池是将_转化成转化成_的装置。的装置。化学能化学能电能电能2）如图锌、铜原电池如图锌、铜原电池（H2SO4）负极：负极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应类型：电极反应类型： ；正

15、极：正极： ， 电子；电子；其电极反应式：其电极反应式： ；电极反应型：电极反应型： 。稀硫酸稀硫酸Zn失去失去Cu氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn2e=Zn2+得到得到2H+2e=H2原电池原电池剖析剖析CuZn- - -Zn2+H+H+ Zn2e=Zn2+ 2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应 负极负极正极正极电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子 失去电子失去电子阳离子得电子阳离子得电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-原电池工作原理小结原电池工作原理小结较活泼金属较活泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分

16、割在正负原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，两极同时不同地进行，较活泼的金属发生氧较活泼的金属发生氧化反应化反应,电子从较活泼的金属电子从较活泼的金属(负极负极)通通过外电路流向较不活泼的金属过外电路流向较不活泼的金属(正极正极)。电子从负极定向流入正极，从而产生了道路电流。电子从负极定向流入正极，从而产生了道路电流。原电池原电池剖析剖析化学能热能机械能电能火电站工作原理示意图火电站工作原理示意图原电池原电池剖析剖析3.构成原电池的条件是什么？构成原电池的条件是什么？（1）有活泼性，不同的两种金属或者一种金属与一种）有活泼性，不同的两种金属或者一种金属与一种非金属

17、导体（如石墨）或者一种金属与一种氧化物等非金属导体（如石墨）或者一种金属与一种氧化物等作电极，并用导线连接或直接接触。作电极，并用导线连接或直接接触。（2）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构）两电极都插入电解质溶液（酸、碱、盐）中构成闭合回路。成闭合回路。（3）在电极表面上发生有电子转移的化学反应，）在电极表面上发生有电子转移的化学反应，即氧化即氧化还原反应。还原反应。原电池原电池剖析剖析ZnCu-+稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸-+-+-+A原电池原电池剖析剖析 有下列材料：有下列材料：Zn片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、导线、片）、导线、水果水果 （西红柿、苹果

18、等）、电流计，请设计一个装置（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。 原电池原电池剖析剖析原电池原电池剖析剖析第一节第一节 原电池原电池原电池原电池剖析剖析二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源锌锰电池：使用最早的化学电池，属于一锌锰电池：使用最早的化学电池，属于一次性电池次性电池正极反应为正极反应为 其负极反应为其负极反应为原电池原电池剖析剖析原电池原电池剖析剖析原电池原电池剖析剖析原电池原电池剖析剖析两类导体两类导体A.自由电子作定向移动而导电自由电子作定向移动而导电B.导电过程中导体本身不发生变化导电过程中导

19、体本身不发生变化C.温度升高，电阻也升高温度升高，电阻也升高D.导电总量全部由电子承担导电总量全部由电子承担1. 第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等。第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等。A.正、负离子作反向移动而导电正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应发生导电过程中有化学反应发生C.温度升高，电阻下降温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负离子分担导电总量分别由正、负离子分担 第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、 熔融电解质等。熔融电解质等。2AgBrPbI、 固体电解质，如固体电解质，如 等等,也属于离子导体，但也属于离

20、子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。解质水溶液为主。原电池原电池剖析剖析1. 原电池：把化学能转化为电能的装置原电池：把化学能转化为电能的装置2. 原电池原理原电池原理原电池原电池负极（较活泼金属）负极（较活泼金属）正极（较不活泼金属或非金属导体）正极（较不活泼金属或非金属导体）3. 构成原电池的条件构成原电池的条件课堂小结课堂小结电势高的极称为正极，电流从正极流电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。向负极。电势低的极称为负极，电子从负极流向电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。正极。原电池的工作原理是将

21、氧化、还原两反原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，应分割在正负两极同时不同地进行，较较活泼的金属发生氧化反应活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼电子从较活泼的金属的金属(负极负极)通过外电路流向较不活泼的通过外电路流向较不活泼的金属金属(正极正极)。电子从负极定向流入正极，电子从负极定向流入正极，从而产生了道路电流。从而产生了道路电流。原电池原电池剖析剖析 电解质溶液电解质溶液 活泼性不同的电极活泼性不同的电极 形成闭合回路形成闭合回路 自发地发生氧化还原反应自发地发生氧化还原反应 （四要素）（四要素）构成简单电池的条件构成简单电池的条件4、发展中的化学电源、发展

22、中的化学电源原电池原电池剖析剖析 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O( l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法下列说法错误错误的是（的是（ ） A. 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子 B. 电池正极的电极反应式为：电池正极的电极反应式为： 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D. 外电路中每通过外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论电子，锌的质量理论上上 减小减小6.5g课堂练习课堂练习原电池原电池剖析剖析2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电它的充电和放电过程可以表示为：和放电过程可以表示为：在此电池放电时在此电池放电时,负极上发生反应的物质是负极上发生反应的物质是( ) A. AgB. Zn(OH)2C. Ag2OD. Zn充电充电放电放电2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2OC原电池