4.1原电池(高中化学选修4)

1、441.原电池的定义：把化学能转变为电能的装置。3.原电池的构成条件(1)活泼性不同的两个电极；(2)电极需插入电解质溶液中；(3)必须形成闭合回路。2.化学电池的反应本质：氧化还原反应课前回顾：前提条件:自发进行的氧化还原反应1.原电池的定义：把化学能转变为电能的装置。3.原电池的构成稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn2+总反应：2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2（氧化反应）（还原反应）锌片：铜片：Cu-Zn原电池：负极：正极：课前回顾：4.原电池的电极及电极反应式的书写稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn原电池正、负极的判断方法1.活泼的金属

2、为负极； 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。3.电子由负极流向正极； 电流由正极流向负极。2.负极失电子发生氧化反应（化合价升高）； 正极得电子发生还原反应（化合价降低）。5.质量减小或溶解的一极为负极；质量不变、有气泡产生或质量增加的为正极。4.阴离子移向负极，阳离子移向正极。原电池正、负极的判断方法1.活泼的金属为负极；3.电子由负极1、Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：Cu作_极, Fe作_极电极反应式是：负极_ 正极_总反应式是_如将稀硫酸改为浓硝酸则：Cu作_极, Fe作_极电极反应式是：负极_ 正极_总反应式是_Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2

3、 +2H2O正负Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2负正Cu-2e-=Cu2+ 2NO3-+4H+2e-=2NO2 +2H2O原电池1、Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：Cu作 FeCu与浓HNO3构成的原电池 Fe是正极，因为铁遇到浓硝酸钝化，Cu失去电子。负极：Cu - 2e- = Cu2+正极：4H+ +2NO3- +2e- = 2H2O+2NO2总反应式为：Cu + 4H+ +2NO3- = Cu2+ + 2H2O+2NO2特殊的原电池 FeCu与浓HNO3构成的原电池 Fe是正极，因为特殊的原电池 MgAl与NaOH构成的原电池负极

4、：2Al 6e- + 8OH- =2AlO2- +4H2O 正极：6H2O+6e- = 6OH- + 3H2 在NaOH溶液中，Al可以反应作为负极，但Mg无法反应，作正极 。总反应：2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2特殊的原电池 MgAl与NaOH构成的原电池负极：2A2022/9/218探究实验一请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个单液原电池，并进行实验。 原电池2022/9/2110探究实验一请根据反应：原电池2022/9/219CuSO4 溶液电流表指针发生偏转，但不稳定。两个电极上都有红色物质生成原电池2022/9/2111C

5、uSO4 溶液电流表指针发生偏转，但2022/9/2110思考：如何才能得到持续稳定的电流？分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面，另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+,铜在锌片表面析出，锌片表面也构成了原电池，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，也就没有电流产生。CuSO4 溶液原电池2022/9/2112思考：如何才能得到持续稳定的电流？分析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的原电池。2022/9/2111思考原电池在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定

6、电流的原电2022/9/2112 探究实验二 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中，中间用一盐桥连接，观察现象。电极反应：负极： Zn - 2e- = Zn2+ （氧化反应）正极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应）电池反应方程式：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液.原电池2022/9/2114 探究实验2022/9/2113盐桥的作用：Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。原电池2022/9/21

7、15盐桥的作用：Cl-向锌盐方向移动，K+2022/9/2114导线传递电子，沟通外电路；而盐桥则传递正负离子，沟通内电路。 盐桥保持溶液电中性，使两个烧杯中的溶液连成一个通路。 ZnSO4溶液CuSO4溶液原电池2022/9/2116导线传递电子，沟通外电路；而盐桥则传递2022/9/2115氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阳离子负极正极 原 电 池 原 理外电路内电路原电池2022/9/2117氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电2022/9/21江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣16此原电池的优点：能产生持

8、续、稳定的电流。原电池2022/9/21江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣18此原电池的2022/9/21江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣17 此原电池是由两个半电池组成的（锌和锌盐溶液构成锌半电池，铜和铜盐溶液构成铜半电池）；半电池中的反应就是半反应,即电极反应。原电池2022/9/21江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣19 此原2022/9/2118氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阳离子负极正极 原 电 池 原 理外电路内电路原电池2022/9/2120氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电2022/9/2119 将原电

9、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行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。 原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。小 结原电池2022/9/2121 将原电池反应中的氧化反应与还原2022/9/2120原电池的组成两个半电池 锌半电池铜半电池盐桥 利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成各种原电池。原电池2022/9/2122原电池的组成两个半电池 锌半电池铜2022/9/2121利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，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。 负极材料为Zn，

10、正极材料可用还原性比Zn弱的导体如(Pt或C),，电解质溶液为含FeCl3溶液。原电池的应用（1）设计原电池用还原性较强的作负极，用氧化性较强的作正极。2022/9/2123利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2022/9/2122负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极(Pt或C)：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）FeCl3PtPtFeCl3ZnZnCl22022/9/2124负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（粗锌中的杂质碳等，与锌、硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生氢气的速率加快。实验室制氢气为什么用粗锌而不用纯锌？原电池的应用（2）加快氧化还原反应的速率原理:

11、在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中的粒子运动时相互干扰减小,使反应速率加快。粗锌中的杂质碳等，与锌、硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生如：X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中， X的表面有Z析出， X与Y组成原电池时， Y为电池的负极。 X、Y、Z三种金属的活动性顺序是： 。（3）比较金属活动性的强弱负极就是相对活泼的金属、优先反应的电极、发生氧化反应的电极。YXZ如：X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中， X的表面a c d b 把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c

12、相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b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（ ）。练习：（4）保护、防止金属腐蚀，解释一些现象。新课程导学P48 例2a c d b 把a、b、c、d四块金属片浸请根据反应 ：2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+设计原电池，你有哪些可行方案?FeCuFeCl3溶液FeCFe(NO3)3溶液FeAgFe2(SO4)3溶液电极反应式： 负极 Fe2e- Fe2+正极 2Fe3 2e- 2 Fe2+总反应式：2Fe3+ Fe 3 Fe2+ 负极材料为铁，正极材料可用还原性比铁弱的导体，电解质溶液为含Fe3+的盐溶液。请根据反应 ：2Fe3+

13、+ Fe = 3 Fe 2+Fe练习 ： 根据反应:Fe+Cu2+=Fe2+Cu设计一套原电池。标出正负极、电极反应式和反应类型。可选材料： Zn、 Fe 、Cu、 石墨棒、 塑料片 稀硫酸、硫酸铜溶液、氯化铜溶液 硫酸亚铁溶液 、导线正极材料可以是石墨或是铜，但负极一定要用铁，溶液应为硫酸铜或氯化铜的溶液。硫酸铜铜铁参考练习 ： 根据反应:Fe+Cu2+=Fe2+Cu设计一套原第3课时发展中的化学电源第3课时发展中的化学电源1）化学电池有三大类型： 、 、 . 干电池 充电电池 燃料电池 2）特点：一次电池：不可充电， 如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）二次电池：可循环利用，

14、放电过程是将 能转化为 能； 充电过程是将 能转化为 能。燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用， 最理想的燃料是 。（1）产物为水，无污染（2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多（3）来源广化学 电 电 化学H2 发展中的化学电源1）化学电池有三大类型： 干电池 二、常见的化学电池1.干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,碳棒为正极电解液:NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊总反应： Zn+2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O电极方程式：负极(Zn):Zn2e-Zn2正极(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O(1)锌

15、锰干电池二、常见的化学电池1.干电池(一次性电池)电极:Zn为负极,(2)碱性锌锰干电池 随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。(2)碱性锌锰干电池 随着用电器朝着小型化、多银锌电池Zn为负极, Ag2O为正极 电解液: KOH溶液电极反应式: 负极:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2银锌电

16、池Zn为负极, Ag2O为正极 2、铅蓄电池（二次电池）2、铅蓄电池（二次电池）铅蓄电池:电极：Pb为负极 PbO2为正极.电解液: 30%的H2SO4溶液总电池反应:PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O放电时：为原电池 负极(Pb) ：PbSO42-2e- PbSO4 正极(PbO2): PbO24HSO42-2e-PbSO42H2O 当有10mol电子转移时，消耗 molH2SO4 10放电充电铅蓄电池:电极：Pb为负极 PbO2为正极.电解液: 33、锂电池3、锂电池锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极： Li

17、 e- = Li+7g1mol锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的1两极得失电子数相等。2电极反应式常用“=”，不用“”,不写条件。3电极反应式中若有气体生成，需加“”；若有固体生成，一般不标“”。原电池的总反应式把正极和负极的电极反应式相加而得。4还要注意电解质溶液对产物存在形式的影响，碱性介质的电极反应中不能出现H，酸性介质的电极反应中不能出现OH。电极方程式的书写注意事项 1两极得失电子数相等。电极方程式的书写注意事项 4、新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。4、新型燃料电池

18、 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部燃料电池书写注意事项：1.先写出燃料与O2的反应，看生成物能否与电解质反应，若能，写出反应式，再将两反应式相加，得总反应；若不能，则总反应就是燃料与O2 的反应。2.燃料作负极，失电子； O2作正极,得电子。（遵循得失电子守恒，电荷守恒）。3.关于O2处理： O2 得电子变成O2-,不能单独存在。酸性溶液： O2与H+结合生成H2O;碱性或中性溶液： O2与H2O结合生成OH- 。4.先写正极，再写负极。负极=总反应正极燃料电池书写注意事项：1.先写出燃料与O2的反应，看生成物能氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池电极:Pt制作的惰性电极反应原理:b.碱性电解质溶液（如KOH）总反应：正极: 负极:a.酸性电解质溶液 (如硫酸)总反应： 正极:负极 : 2H2+4OH4e-4H2OO22H2O 4e-4OH 2H2O22H2