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 Zn2+ 正极正极(+) (-)(-)负极负极 Zn Cu电流表电流表SO42-H+H+e-IH2电流流向电流流向OH-负极负极: Zn2e- Zn2+正极正极:2H+ 2e- H2总的离子反应方程式总的离子反应方程式:Zn+ 2H+ Zn2+ + H2( (氧化反应氧化反应) )( (还原反应还原反应) )( (氧化反应氧化反应) )( (还原反应还原反应) )一、原电池一、原电池1、定义定义:将将化学能化学能转化为转化为电能电能的装置的装置.2、原电池的组成、原电池的组成:正极、负极、电解质溶液以及容器。正极、负极、电解质溶

2、液以及容器。（1）有）有两种活动性不同的两种活动性不同的金属（或一金属（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作种是非金属单质或金属氧化物）作电极电极。 （2）电极材料均插入）电极材料均插入电解质溶液电解质溶液中。中。（3）两极相连形成）两极相连形成闭合闭合电路。电路。 （4）内部条件：）内部条件：能自发进行氧化还能自发进行氧化还 原反应。原反应。3 3、组成原电池的条件、组成原电池的条件4 4、电极反应：、电极反应：负极负极: :氧化反应氧化反应正极正极: :还原反应还原反应5 5、判断原电池正、负极的方法、判断原电池正、负极的方法: :负极负极: :失电子的一极失电子的一极电子流出的一极电子流

3、出的一极发生氧化反应的一极发生氧化反应的一极金属活泼的一极金属活泼的一极溶解的一极（或质量减轻的一极）溶解的一极（或质量减轻的一极）正极正极: :得电子的一极得电子的一极电子流入的一极电子流入的一极发生还原反应的一极发生还原反应的一极金属不活泼的一极（或非金属或氧化物导体）金属不活泼的一极（或非金属或氧化物导体）质量增重的一极（或放出气体的一极）质量增重的一极（或放出气体的一极）6 6、电流、电子、离子的流向：电流、电子、离子的流向：（外电路）电流：正极（外电路）电流：正极负极负极( (外电路）电子：负极外电路）电子：负极正极正极（内电路）阴离子向负极移动，阳离子向正极移动（内电路）阴离子向负

4、极移动，阳离子向正极移动CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+灯泡灯泡Zn2e- = Zn2+2H+2e-=H2总反应式总反应式: :Zn+2H+= Zn2+H2正正氧化反应氧化反应还原反应还原反应现象现象：锌棒溶解，铜棒上有气泡锌棒溶解，铜棒上有气泡原电池工作原理原电池工作原理CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2H下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXVV思考与练习思考与练习CuSO4 溶液溶液思考：如何才能得到

5、持续稳定的电流？思考：如何才能得到持续稳定的电流？分析：分析： 由于锌片与硫酸铜溶液直接由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。也就没有电流产生。 对锌铜原电对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究导线导线在原有实验基础上进行改进，设计成一个能在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流

6、的原电池。产生持续稳定电流的原电池。实验探究实验探究锌铜原电池装置示意图锌铜原电池装置示意图 由两个半电池组成，锌由两个半电池组成，锌和锌盐组成锌半电池，铜和和锌盐组成锌半电池，铜和铜盐组成铜半电池；每个半铜盐组成铜半电池；每个半电池中的电极与电解质溶液电池中的电极与电解质溶液互不反应，中间通过盐桥连接互不反应，中间通过盐桥连接形成闭合回路。形成闭合回路。装置特点：装置特点：盐桥的作用：盐桥的作用：盐桥制法：盐桥制法：将热的琼胶溶液倒入将热的琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要产生注意不要产生裂隙裂隙)，将冷却后的，将冷却后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的饱和溶的饱和溶液中即可

7、。液中即可。负极反应：负极反应： Zn-Zn-2e2e- -= Zn= Zn2+2+ 正极反应：正极反应： CuCu2+2+2e+2e- - = Cu = Cu 电池总反应：电池总反应： Zn+CuZn+Cu2+2+= Zn= Zn2+2+Cu+Cu 锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池氧化反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液盐桥盐桥失失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负极负极正极正极 阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路Cu2+Cu电极反应总式：电极反应总式：化学能化学能电能

8、电能氧化还原反应氧化还原反应原电池反应本质：原电池反应本质：活泼性不同活泼性不同 的两种金属。的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt（2）电池的电极材料必须能导电）电池的电极材料必须能导电（1）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反）电解质溶液一般要能够与负极发生反

9、应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。与电极材料具有相同的阳离子。6、原电池的设计、原电池的设计1.根据上述原理根据上述原理,为获得较长时间的稳定电为获得较长时间的稳定电流流,如何将必修如何将必修2中由中由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成组成的原电池（如左下图）进行简单改装？的原电池（如左下图）进行简单改装？课堂练习（课堂练习（上述原理的应用）上述原理的应用）ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A 练习：练习： 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一

10、个设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。原电池，画出示意图，写出电极反应。负极负极：Fe 2e- =Fe2+ 正极：正极：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：练一练练一练若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解

11、质溶液又是若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？什么？2. 2. 依据氧化还原反应：依据氧化还原反应： 2Ag2Ag+ +(aq) + Cu(s) = Cu(aq) + Cu(s) = Cu2+2+(aq) + 2Ag(s)(aq) + 2Ag(s) 设计的原电池如图所示，设计的原电池如图所示，请回答下列问题：请回答下列问题：（1 1）电极）电极X X的材是的材是 ； 电解质溶液电解质溶液Y Y是是 ；（2 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 X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ；（3 3）外电路中的电子是从）外电路

12、中的电子是从 电极电极 流向流向 电极。电极。CuCuAgNOAgNO3 3正正X XAgAg上述原电池装置是将什么反应的化学能转上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。电池的总反应方程式。负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反应）（氧化反应） 正极（铜片）：正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）（还原反应）电池反应（电池反应（总化学方程式总化学方程式）：）：Zn + Cu2+ =

13、 Zn 2+ + Cu 电池符号电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极二、由两个半电池组成原电池的工作原理二、由两个半电池组成原电池的工作原理（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。在这类电池中，用还原性较强的物质作为在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，在

14、原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。（2）原电池的正负极的判断方法）原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子（根据电子流动方向）流动方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料负极负极正极正极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反应负极负极正极正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气

15、泡冒出：根据电极有气泡冒出： 质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极（3）电解质溶液和电极材料的选择）电解质溶液和电极材料的选择（电池的电极必须导电）（电池的电极必须导电） 电解质溶液一般要能够与负极发生电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应解质溶液应 与电极材料具有相同的阳与电极材料具有相同的阳离子。离子。1、根据氧化还原反应电、根据氧化还原反应电子转移判断

16、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 原电池的设计原电池的设计 利用利用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： 利用此利用此反应来设计原电反应来设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图池，写出电极反应式。并画出装置图（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合价降低得化合价降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合价升高失化合价升

17、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+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。1、下列装置中电流表指针会发生偏转的、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（是（ ）32、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

18、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B3、把、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；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上有大量气泡产生，则四上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、

19、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DCu+ 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