第一节 原电池1

第四章电化学基础第一节原电池（第1课时）一、原电池的基础知识1.定义：把化学能转变为电能的装置。

理解：①外形－－无外加电源②自发的氧化还原反应才可能被设计成原电池

复习回顾CuZn

稀硫酸---Zn2+H+H+Zn－2e-=Zn2+负极正极2H+

+

2e-=H2↑总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑负正氧化反应还原反应现象：锌棒溶解，铜棒上有气泡。A原电池工作原理CuZn---Zn2+H+H+负极正极阳离子阴离子正极负极SO42-原电池工作原理Ae-（1）有两种活泼性不同的金属（或一种是非金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。

（3）两极相连形成闭合电路。

1.内部条件：能自发进行氧化还原反应2.外部条件：组成原电池的条件

两极一液成回路，氧化还原是中心。判断下列装置哪些属于原电池？H2SO4ZnZn石墨石墨H2SO4H2SO4Zn石墨（3）ZnCuH2SO4（4）CuSO4ZnCu（5）C2H5OHZnCuZnCuZnSO4CuSO4

练习（6）（7）（1）（2）理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？最终又会造成什么后果？怎样避免和克服呢？A稀H2SO4锌片铜片想一想提出问题：

上图是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？学生讨论造成的主要原因：锌片不纯，以及铜极上聚集了许多氢气泡，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。（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…【交流·研讨一】让锌片与稀硫酸不直接接触ZnSO4溶液H2SO4溶液ZnCuA改进如何改进原电池装置？稀硫酸CuZnA【观察与思考】【结论1】改进后的原电池装置提高了能量转换率。ZnSO4溶液H2SO4溶液ZnCuA稀硫酸

CuZnAZnSO4溶液H2SO4溶液ZnCuA【交流·研讨二】改进后的原电池装置还有什么优点？【结论2】改进后的原电池装置化学能不会自动释放。【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。改进实验探究请根据反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液，写出电极反应方程式。

CuSO4

溶液

即无法产生持续稳定的电流且两个电极上都有红色物质析出。

电流表指针发生偏转，但随着时间的延续，电流表指针偏转的角度越来越小，最终可能没有电流通过。负正负极Zn－2e-=Zn2+正极Cu2++2e-=Cu

按下图所示,将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象?电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无明显现象（即:无电子定向移动）

探究实验：改进方案ZnSO4ZnCuCuSO4A上述装置构成了原电池吗？为什么？

（溶液不保持电中性）思考盐桥AZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液

设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，结果如何呢？你能解释它的工作原理吗？盐桥：

在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。

盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。得出结论（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。取出盐桥，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。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。

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。（二）由两个半电池组成原电池的工作原理（1）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。①在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。③用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起。（2）探究原电池组成的条件设计盐桥原电池的思路：还原剂和氧化产物为负极的半电池氧化剂和还原产物为正极的半电池Zn+2Ag+=Zn2++2Ag根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液外电路用导线连通，可以接用电器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

能产生稳定、持续电流的原电池应具备什么条件？

1.要有导电性不同的两个电极2.两个半反应在不同的区域进行3.用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起小结二、原电池正负极判断1.由组成原电池的电极材料判断一般负极－

的金属正极－

的金属或

导体，以及某些金属氧化物可以理解成：

与电解质溶液反应

练习：Mg-Al-H2SO4中，

是正极，

是负极。

MgAl活泼性强活泼性弱非金属负极2.根据电子（电流）流动的方向判断电子－－由

流出，流入

；电流－－由

流出，流入

。负极正极正极负极3.根据电极反应类型判断负极－－

电子，发生

反应正极－－

电子，发生

反应

失得氧化还原4.根据电解质溶液离子移动的方向判断阴离子－向

极移动（负极带正电荷）阳离子－向

极移动（正极带负电荷）

负正5.根据电极现象来判断负极－－

；正极－－

；牺牲、溶解增重、气泡6.燃料电池中燃料在

反应氧化剂在

反应

负极正极1.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反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；4.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；三、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象。(1)比较金属活动性强弱。例1：

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；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化–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；（

C

）原电池原理应用：

当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是C.粗锌和1mol/L盐酸；A.纯锌和1mol/L硫酸；B.纯锌和18mol/L硫酸；D.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。（

D

）

当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制H2时,纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。(3)比较金属腐蚀的快慢

在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可避免的,如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池Zn为负极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。例3：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是____________________。（4）（2）（1）（3）(4)判断溶液pH值变化例4：在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4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0.168L升气体，则流过导线的电子为_____mol，溶液的pH值变____。（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：y＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75答：……－0.015解：根据电极反应：负极：Zn－2e-＝Zn2+正极：2H++2e-＝H2↑得：2222.4x

y0.1680.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑大

0.015(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”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会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用

放出热量。2)炭粉的主要作是_____________________________________________。

3)加入氯化钠的主要作用是__________________________。4)木屑的作用是

。铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，氯化钠溶于水形成电解质溶液使