原电池的工作原理

组织建设化学·选修4《化学反应原理》1.2.1原电池的工作原理市售“热敷袋”主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前与空气隔绝，使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出，当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？利用铁被氧气氧化时放出的热量负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？能量的转化形式是什么？形形色色的电池一、原电池形成的条件1.活动性不同的金属或石墨棒电极材料和电解质溶液

2.形成闭合回路3.有自发的氧化还原反应发生

回顾:二、简单原电池正负极的判断方法:

(1)相对活泼的金属

(2)失电子，发生氧化反应---还原剂

(3)质量减少

(4)电子流出方向

(1)相对不活泼的金属或非金属

(2)得电子，发生还原反应---氧化剂

(3)质量增加或生成气体

(4)电子流入方向负极:正极:回顾:电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生阳离子负极正极阳离子发生氧化反应发生还原反应阴离子正、负极的确定阳离子回顾:三、原电池工作原理一、原电池的改进单池电池做成的电源，时间稍长电流就很快减弱，效率比较低，不适合实际应用。ACuSO4锌片

铜片正极：Cu2+

+

2e-=Cu负极：Zn-2e-=

Zn2+这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？ZnSO4ZnCuCuSO4A上述装置构成了原电池吗？为什么？ZnSO4ZnCuCuSO4A在上述装置中架上盐桥有什么现象？取出盐桥，又将看到什么现象?一、原电池的改进(1)盐桥的成分：KCl饱和溶液和琼脂(2)盐桥的作用：①使溶液保持电中性。②保障整个电路闭合，使反应进行。③转移离子，沟通内电路。正极：Cu2+

+

2e-=Cu负极：Zn-2e-=

Zn2+一、原电池的改进不同点：单池电池两个半反应在同一区域进行，电流不稳定。

双池电池两个半反应在不同区域进行，电流持续、稳定。相同点：氧化还原反应原理；两个电极；都能产生电流；外电路

是电子的定向移动，内电路是离子的定向移动。一、原电池的改进盐桥电池(双池电池)有更稳定电流，更高能量转化率把氧化反应和还原反应分开在不同容器进行锌半电池铜半电池半池中电解质溶液含电极材料对应阳离子，相互间不反应一、原电池的改进原电池形成的条件:1.由两个半电池组成（用盐桥连接）半电池:

电极材料(金属或石墨)和电解质溶液2.两个半电池和外电路要形成闭合回路3.有自发的氧化还原反应发生

负极：Cu

-

2e-=

Cu2+正极：2Fe3++

2e-=

2Fe2+

Cu+2FeCl3=

CuCl2+2FeCl2先写出总反应：后写成离子方程式：Cu

+

2Fe3＋

=

Cu2＋

+

2Fe2＋再由化合价升降失分为正负极：二、电极方程式的书写CuCFeCl3溶液先写出总反应方程式负极：2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O负极：2Al+8OH-

－6e－＝2AlO2-+4H2O

6H2O＋6e－＝6OH—＋3H2↑后写成离子方程式2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑再由化合价升降拆分为正负极电极反应式2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑NaOH溶液Mg

Al二、电极方程式的书写2、含氧化剂离子化合物为电解质溶液利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu，设计一个原电池

三、将氧化还原反应设计为原电池FeSO4FeCuCuSO4ACuSO4FeCu1、以还原剂为负极材料，氧化剂的还原产物或炭棒为正极材料利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

设计出原电池，并写出电极反应

G

Zn

PtFeCl3溶液负极：Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)正极：2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液

G

三、将氧化还原反应设计为原电池1、某原电池的总反应的离子方程式为：2Fe3++Fe==3Fe2+，不能实现该反应的原电池组成是()A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液C1.由反应设计原电池四、原电池原理的应用2Fe3++Zn==2Fe2++Zn2+2、把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池．若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极．则这四种金属的活动性顺序由大到小为()

A、a＞b＞c＞d

B、a＞c＞d＞b

C、c＞a＞b＞d

D、b＞d＞c＞aB2.以原电池比较金属活动性强弱一般情况下，原电池中负极金属的活动性强于正极四、原电池原理的应用3、研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼类和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()C3.基于原电池电极反应解决问题A、水既是氧化剂又是溶剂B、放电时正极上有氢气生成C、放电时OH—向正极移动D、总反应为：2Li+2H2O==2LiOH+H2正极：2H2O＋2e－

＝2OH—＋H2↑负极：2Li—2e－

＝2Li＋×√√√四、原电池原理的应用4、在铜一锌一硫酸构成的原电池中，当导线中有1mol电子通时，理论上的两极变化是(

)①锌片溶解32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出1gH2④铜片上析出1molH2A.①③B.①④C.②③D.②④ZnCu硫酸溶液AZn+2H＋

=

Zn2＋