4.1.1原电池的工作原理 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

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第一节原电池

第四章化学反应与电能第一课时原电池的工作原理再探单液原电池原电池的工作原理原电池1.概念：将化学能直接转变为电能的装置2.本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。知识回顾

3.构成要素AZnCuSO42－H+H+正极负极e－电极反应电极材料离子导体电子导体理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。①两个活泼性不同的电极。②具有电解质溶液。③形成闭合回路。CuZn---Zn2+H+H+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极SO42-发生溶解产生气泡原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑工作原理宏观微观知识回顾CuZn---Zn2+H+H+负极正极阳离子阴离子SO42-电子流向：负极

沿导线

正极电流方向：正极沿导线负极外电路内电路阴离子负极阳离子正极外电路内电路e－I电子不下水，离子不上岸工作原理知识回顾原电池正、负极的判断方法电极名称负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属电子流向流出电子的一极流入电子的一极反应类型发生氧化反应发生还原反应离子流向阴离子移向的一极阳离子移向的一极实验现象溶解的一极增重或有气泡放出知识回顾电流流向电流流入的一极电流流出的一极注意：利用金属的活泼性判断原电池的正负极，一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。①Mg-Al用导线连接插入NaOH溶液中，则Al作负极，Mg作正极。②Cu-Al用导线连接插浓HNO3中，则Cu作负极，Al作正极。NaOH

AlMgA

AlCuA浓HNO3知识回顾

如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(

)A.外电路的电流方向为：X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应C对点练习Cu-CuSO4(aq)-Zn原电池实验现象：①电流表指针偏转。②锌片和铜片上均有红色固体生成。③溶液温度升高。④一段时间后，电流会逐渐减小。？？？单液的铜锌原电池单液原电池的缺点：①锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，导致部分化学能转为热能，造成能量损耗。②工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电压不稳定怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？单液的铜锌原电池改进方法：将锌与硫酸铜溶液分开改进CuSO4溶液ZnSO4溶液CuSO4溶液盐桥双液原电池双液原电池双液原电池盐桥一种凝胶态的离子导体盐桥中通常装有:含KCl饱和溶液的琼脂，

K+和Cl-可在其中自由移动。双液原电池双液原电池

实验4-1有盐桥存在时，电流表指针偏转取出盐桥，电流表指针不再偏转ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA随着时间的延续，能产生持续稳定的电流

有盐桥存在为什么能产生持续稳定的电流？双液原电池由于盐桥（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+几乎完全变成Cu。

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。双液原电池

解决了电池自放电的损耗问题，

提高了能量转化率,

增加了原电池的使用寿命。双液原电池盐桥的作用(1)使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触（离子通路）(2)平衡电荷(离子库，可以源源不断的供

给需要的离子)双液原电池的工作原理双液原电池半电池正极半电池构成原电池由两个半电池组成；半电池中的反应就是半反应，即电极反应；半电池又叫电极负极半电池如：Zn2+/Zn如：Cu2+/Cu由金属电极和相应的金属阳离子电解质溶液组成由发生还原反应的离子(可溶性)电解质溶液组成半电池e－CuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液A－+电流计双液原电池工作原理负极：Zn（氧化反应）电极反应：Zn－

2e=Zn2＋电子流出，电流流入阴离子移向正极：Cu（还原反应）电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu电子流入，电流流出阳离子移向K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋Cu双液原电池工作原理e－【打破思维定势】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。ZnSO4CuSO4Zn+Cu2+=Zn2++Cu总反应优点：电流稳定不足：电流小引入盐桥后内阻变大双液原电池的改进[资料]高中阶段三种常见的离子交换膜：1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过3、质子交换膜：只允许H＋通过2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过阴离子交换膜双液原电池的改进1.利用原电池原理设计新型化学电池。原电池的应用2.形成原电池加快化学反应速率，如Zn与稀H2SO4溶液反应生成H2，加入少量CuSO4能加快反应速率。

或者用粗锌与稀H2SO4反应可加快生成氢气的速率。3.进行金属活动性强弱比较。电解质溶液选择与电极材料有相同离子的溶液。以2Fe3++Fe=3Fe2+为原电池反应，设计盐桥原电池Fe负极：Fe-2e-=Fe2+正极：2Fe3++2e-=2Fe2+C负极区正极区FeCl3每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应AFeCl2盐桥对点练习原电池的工作原理

用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成