第一节 原 电 池

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础复习回顾复习回顾1、原电池是、原电池是_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。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原氧化还原2、如右图所示，组成的原电池：、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时：Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反，下同）反应；应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。（2）当电解质溶液为）当电解质溶液为C

2、uSOCuSO4 4溶液时：溶液时： Zn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.负负Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2还原还原负负Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu还原还原氧化反应氧化反应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+2

3、e- =H2Zn-2e- =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）阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路1.电路：电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：负极流向正极电子流向：负极流向正极电流方向：正极流向负极电流方向：正极流向负极阴离子流向负极阴离子流向负极阳离子流向正极阳离子流向正极2.电极：电极：正极：电子流入的一极正极：电子流入的一极负极：电子流出的一极负极：电子流出的一极3.电极反应式：电极反应式：正极：正极： 2H

4、+ 2e- H2负极：负极： Zn2e- Zn2+4.总反应式：总反应式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2？提出问题：提出问题： 上图是我们在必修上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么这是什么原因造成的呢？原因造成的呢？一、对锌铜原电一、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学生讨论：学生讨论：造成的主要原因造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气

5、：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。阻，使电流不能畅通。那么能否设法阻止溶液中的那么能否设法阻止溶液中的H+或或Cu2+在负极（锌）表面在负极（锌）表面还原？还原？实验三（书实验三（书71页实验页实验4-1）实验探索实验探索实验现象：实验现象：分析分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？盐桥在此的作用是什么？盐桥盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1） 使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触使整个装置构成通路，

6、代替两溶液直接接触。（2 2）平衡电荷。）平衡电荷。盐桥制法：盐桥制法：1)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(注意不要产生裂隙注意不要产生裂隙)，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的饱和溶液中即可。的饱和溶液中即可。2)将将KCl或或NH4NO3的饱和溶液装入的饱和溶液装入U形管，用棉花堵住管口即可。形管，用棉花堵住管口即可。请同学们请同学们思考思考：上述原电池装置是将什么反应的上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池和

7、正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。的总反应方程式。ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液负极（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+ = Zn 2+ + Cu 电池符号电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极还原态还原态氧化态氧化态+ne+ne- - 半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化价半反应（电极反应）涉及同一元素的氧化价态和还原价态：态和还原价态：

8、 原电池是由两个半电池组成的；半电池中的原电池是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应反应就是半反应, ,即电极反应。所以半电池又叫电即电极反应。所以半电池又叫电极（不是电极导体）。极（不是电极导体）。12小结：小结：（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以）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。适当方式连接，可以获得电流。l原电池的表示方法：原电池的表示方法：(-)Zn|Zn(-)Zn|Zn2+ 2+ (C(C1 1) ) CuCu2+ 2+ (C(C2 2)|Cu(+)|Cu(+)“|”“|”表示液表示液- -固相有一界面；固相有一界面；“

9、”表示盐桥。表示盐桥。在有气体参加的电池中还要表明气体在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，溶液要表明浓度。的压力，溶液要表明浓度。3（2）形成原电池的条件）形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）可以可以（2 2

10、）组成原电池的条件组成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或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。属氧化物）作电极。 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。 两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。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。（3）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（根据电子流动方向（根据电子流动方向）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 质量增加的电极质量

11、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负极负极正极正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.Cu

12、A.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 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典型例题：典型例题：3、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线、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，使之平衡；小心的向烧杯将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是 ( D )A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不

13、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5.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；反应制取氢气；1.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；3.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。而受到保护。如在铁器表面镀锌。二、原电池的主要应用：二、原电池的主要应用：4.解释某些化学现象解释某些化学现象(1

14、)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是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；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有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；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；（C）原电池原理应用：原电池原理应用：(2)比较反应速率比较反应速率例例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应

15、速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A. 纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和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.（ D ）原电池原理应用：原电池原理应用：(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(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：原电池原理应用：例例4：下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的

16、顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例5： 在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为 mol,溶溶液的液的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）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)1.75 10 1(mol/L )pH -lg1.75 1011 lg1.75 答：答：0.015根据电极反应：根据

17、电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015原电池原理应用：原电池原理应用：(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、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开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会放出热量。使用完后，会发塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有

18、大量铁锈存在。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原电池原理应用：原电池原理应用：五、设计原电池的思路：五、设计原电池的思路：l还原剂和氧化产物为负极的半电池l氧化剂和还原产物为正极的半电池l根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液l

19、外电路用导线连通，可以接用电器l内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路l画出装置示意图练习练习1、根据下式所表示的氧化还原反应设计、根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：一个原电池： Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)l装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；l注明原电池的正极和负极；l注明外电路中电子的流向；l写出两个电极上的电极反应。 练习练习2： 利用利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+设计一设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。个原电池，画出示意图，写出电极反应。正极：正极：2Fe32e- =2Fe2+ 负极：负极：Cu-2e- =Cu2+CuCCuSO4FeCl3图图B 拓展练习拓展练习1、以下两个装置放电能力哪个强些？为什么？、以下两个装置放电能力哪个强些？为什么？拓展练习拓展练习2、（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。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