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 原电池原电池电化学电化学：指研究化学能与电能之间相互转指研究化学能与电能之间相互转 换的换的装置、过程装置、过程和和效率效率的科学。的科学。过程及装置分过程及装置分按电化学反应按电化学反应2. 借助电流而发生反应及装置借助电流而发生反应及装置 (如如:电解池电解池)1. 产生电流的化学反应及装置产生电流的化学反应及装置 (如如:原电池等原电池等)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会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生电流，为动物的组织会产生电流，而金属是传递电流的导体。而

2、金属是传递电流的导体。 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个能产生稳定电流的电池（见右图）。定电流的电池（见右图）。 （意大利生物（意大利生物学家伽伏尼）学家伽伏尼）（法国物理学家、（法国物理学家、化学家伏特）化学家伏特）CuZn 稀硫酸稀硫酸形形色色的电池形形色色的电池稀硫酸稀硫酸Cu ZnA稀硫酸稀硫酸Cu Zn e e- -复习回顾复习回顾是是_的装置。的装置。原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学

3、能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应氧化反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失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2H+2e-=H2阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）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）CuSO4 溶液溶液电流表指针发生电流表指针发生偏转，但不稳定。偏转，但不稳定。两

4、个电极上都有两个电极上都有 红色物质生成。红色物质生成。CuSO4 溶液溶液思考：思考： 如何才能得到持续稳定的电流？如何才能得到持续稳定的电流？ 由于锌片与硫酸铜溶液由于锌片与硫酸铜溶液直直接接触接接触，铜在锌片表面析出，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。向外输出的电流强度减弱。当当锌片表面完全被铜覆盖后，不锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，再构成原电池，也就没有电流也就没有电流产生。产生。实验实验4-1 注意实验装置及现象注意实验装置及现象（1 1）电流表发生偏转；）电流表

5、发生偏转；（2 2）铜片上有铜析出，锌片不断溶解；）铜片上有铜析出，锌片不断溶解；（3 3）取出盐桥，指针回零点。）取出盐桥，指针回零点。锌铜原电池装置示意图锌铜原电池装置示意图SO42Zn2+eeSO42H+K+H2ZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl ZnSO ZnSO4 4 H H2 2SOSO4 4盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？ ClCl- -向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K K+ +向铜盐方向移动，使向铜盐方向移动，使ZnZn盐和盐和CuCu盐溶液一直保持电盐溶液一直保持电荷平衡，组成内部闭合回荷平衡，组成内部闭合回

6、路，盐桥保障了电子通过路，盐桥保障了电子通过外电路不断从外电路不断从ZnZn极流向极流向CuCu极，使极，使 Zn Zn 的溶解和的溶解和 Cu Cu 的析出过程得以继续进行。的析出过程得以继续进行。 小结：小结： 将原电池反应中的氧化反应与将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。而获得了稳定持续的电流。 复习回忆复习回忆CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZ

7、nZ4OS2HNuC4OS2H下列哪些装置能形成原电池？下列哪些装置能形成原电池？OXXXX思考与练习思考与练习 （1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。属单质或金属氧化物）作电极。 （2）电极材料均插入电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。 （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。）内部条件：能自发进行氧化还原反应。二、组成原电池的条件二、组成原电池的条件三、什么是盐桥？有何作用？三、什么是盐桥？有何作用？盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回

8、路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。双液原电池的工作原理双液原电池的工作原理、构造特点：、构造特点：由两个半电池组成，每个半电池中的由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电电极与电解质溶液互不反应解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。形成闭合回路。、电极反应：、电极反应：负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应） 正极（正极（Cu）：）：Cu2+2e-=Cu （还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应：Zn+Cu2+=Zn2+Cu3、电子、电流的流向、

9、电子、电流的流向外电路：外电路： 电子由负极（电子由负极（Zn片）流向正极（片）流向正极（Cu片）片）电流由正极（电流由正极（Cu片）流向负极（片）流向负极（Zn片）片）内电路：内电路：阳离子移向正极（阳离子移向正极（Cu片）片）阴离子移向负极（阴离子移向负极（Zn片）片）、盐桥的作用、盐桥的作用通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。流回路而不中断电流。 、意义：、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。 1.1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该

10、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.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的溶液的 pH( )pH( )A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小C练习：练习：电池反应：电池反应：Zn + CuZn + Cu2+ 2+ = Cu += Cu + ZnZn2+2+（离子方程式）（离子方程式）Zn + CuCuSO4 = ZnSO4 + CuCu （化学方程式）（化

11、学方程式）负极（锌电极）：负极（锌电极）：Zn - 2eZn - 2e- - = = ZnZn2+2+正极（铜电极）：正极（铜电极）：CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = = CuCu 半电池中的反应就是半反应，即电极反应。半电池中的反应就是半反应，即电极反应。氧化反应氧化反应还原反应还原反应5、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 活泼性不同的两种金属。活泼性不同的两种金属。 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2）电极材料必须能导电）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。）电解质溶液一般要能够与负极发生反应。 但若

12、是两个半反应分别在两个烧杯中进行，但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具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有相同的阳离子。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Pt6、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法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

13、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 (2)宏观判断：宏观判断：根据电极材料根据电极材料 (1)微观判断微观判断（根据电子流动方向）（根据电子流动方向）质量增加的电极质量增加的电极质量减少的电极质量减少的电极正极正极负极负极有气泡冒出的电极为正极有气泡冒出的电极为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 根据原电池电极发生的反应根据原电池电极发生的反应 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泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极（工作后）（工作后）（工作后）（工作后）(1)比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱例

14、例1 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（强的是（ ）A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶 解，甲上有解，甲上有H2气放出；气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；还原反应中，甲比乙失去的电子多；C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；C7、原电池原理应用、原电池原理应用(2)比较反应速率快慢比较反应速率快慢例例2 ：下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是（ ）A.纯锌和

15、纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；D.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液溶液D(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例3： 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(2) (1) (3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓溶液的浓度为度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装若工作一段时间后，从装置中共收集到置中共收集到 0.168L升气

16、体，则流过导线升气体，则流过导线的的电子为电子为 mol,溶液的溶液的pH值变值变_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）大大0.015利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐

17、桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 强调：原电池的强调：原电池的设计设计请将氧化还原反应请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 设计成一个设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置能产生持续、稳定电流的原电池装置CuCuSO4AgAgNO3(5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用例例6：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启用之前用塑启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻

18、揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。到的现象。 两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若