高中化学选修四-原电池

原电池原理及应用原电池原理实验

实验步骤

实验现象1、锌片插入稀硫酸2、铜片插入稀硫酸3、锌片、铜片上端连接在一起插入稀硫酸4、锌片、铜片之间连电流表插入稀硫酸锌片上有气泡产生无现象铜片上产生气泡电流计发生偏转这种装置的反应与Zn与稀硫酸直接作用有什么不同？由这种装置能起到什么样的作用？铜片上为什么会有气泡产生？发生了什么反应?一、原电池——把化学能转化为电能的装置。

原理分析

发生了一个氧化还原反应：

将氧化还原反应中还原剂失去的电子经过导线传给氧化剂，使氧化反应和还原反应分别在两极上进行,产生电流.Zn+2H+=Zn2++H2↑CuZn电子的运动：电子的定向移动形成电流。电子流出的一极是负极（Zn）电子流入的一极是正极（Cu）H2SO4ZnZn2+e-e-Zn2+e-Zn2+e-Zn2+e-e-e-e-e-e-e-Zn2+e-Zn2+e-Zn2+e-SO42-e-SO42-e-SO42-e-SO42-e-H+原电池的电极反应与名称：正极：负极：总反应：２Ｈ＋＋Ｚn＝Ｈ２↑+Ｚn２＋２Ｈ＋＋２e＝Ｈ２↑（得e-还原反应）Ｚn－２e＝Ｚn２＋（失e-氧化反应）电子流动方向与电流方向

电子流动方向：负极（Zn）导线正极（Cu)电流方向：正极导线负极正极溶液1.原电池的正负极如何规定的呢?2.正负极上分别发生什么反应呢?3.正负极物质的特征是什么?联系Cu--Zn原电池讨论正负极的确定方法负极：电子流出的一极，为较活泼的金属，发生氧化反应正极：电子流入的一极，为较不活泼的金属，发生还原反应伏打电池1791年意大利生理学家Galvani发现了以金属片接触青蛙肌肉时，有收缩的现象发生。当时Galvani误以为此现象为青蛙肌肉所产生的动物电流所致，但在1800年意大利的物理学家Volta则透过不同的金属间以一液体相接所形成的伏特电池，说明了青蛙肌肉的收缩实际上是因不同金属片间的电位差透过青蛙肌肉作为电解液而产生的电流所致。形成原电池需要哪些条件呢?形成原电池的条件：1．有活动性不同的电极2．电极材料均插入电解质溶液3．两极相连形成闭合回路负极正极氧化反应还原反应外电路内电路电解质溶液ZnCu金属失电子变成阳离子进入H+得电子生成氢气放出e问题：

上图是我们在必修2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，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？讨论：造成的主要原因：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阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路得出结论

由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。（2）平衡电荷。在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。思考：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。ZnSO4溶液CuSO4溶液负极（锌片）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）

正极（铜片）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn2++Cu

电池符号：

Zn︱ZnSO4‖

CuSO4

︱Cu

负极盐桥正极思考感悟1．盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？【提示】盐桥内通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液；因盐桥能使离子自由通过，故盐桥的作用是：(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触，(2)平衡电荷。1．实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反应。锌用纯锌好，还是用粗锌好（杂质为碳）？为什么？实验室只有纯的锌粒，怎么办？思考：2．马口铁和白铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？AlZnFeSn(H)Cu设计实验

如何利用下列反应设计一个原电池实验装置？判断电流方向，写出电极反应式，并用实验证明。2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2电极材料:

Cu---C电解质溶液:FeCl3正极:Cu－2e＝Cu2+负极:2Fe3+＋2e＝2Fe2+练习1.下列装置中能组成原电池形成电流的是()ZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCuC2H5OHACuCuH2SO4C2．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为（

）Ａ、Ｘ＞Ｙ＞Ｚ

Ｂ、Ｘ＞Ｚ＞Ｙ

Ｃ、Ｙ＞Ｘ＞Ｚ

Ｄ、Ｙ＞Ｚ＞ＸCABCDEFMN1.下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV例题：nZCu4OSCuX2.一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是（）CABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl1.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()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C例题：3.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()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB动动脑1、请你根据化学反应:

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。CuCAFeCl3溶液2、请判断右边原电池的正、负极？并写出电极反应式ANaOH溶液MgAl负极：Cu-2e-

=Cu2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+提示：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑稀硫酸溶液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CD下列关于