第四章第一節(jié)《原電池》

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 原原 電電 池池 Zn2+ 正極正極(+) (-)(-)負極負極 Zn Cu電流表電流表SO42-H+H+e-IH2電流流向電流流向OH-負極負極: Zn2e- Zn2+正極正極:2H+ 2e- H2總的離子反應(yīng)方程式總的離子反應(yīng)方程式:Zn+ 2H+ Zn2+ + H2( (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)) )( (還原反應(yīng)還原反應(yīng)) )( (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)) )( (還原反應(yīng)還原反應(yīng)) )一、原電池一、原電池1、定義定義:將將化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置的裝置.2、原電池的組成、原電池的組成:正極、負極、電解質(zhì)溶液以及容器。正極、負極、電解質(zhì)溶

2、液以及容器。（1）有）有兩種活動性不同的兩種活動性不同的金屬（或一金屬（或一 種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極電極。 （2）電極材料均插入）電極材料均插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中。中。（3）兩極相連形成）兩極相連形成閉合閉合電路。電路。 （4）內(nèi)部條件：）內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還能自發(fā)進行氧化還 原反應(yīng)。原反應(yīng)。3 3、組成原電池的條件、組成原電池的條件4 4、電極反應(yīng)：、電極反應(yīng)：負極負極: :氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)正極正極: :還原反應(yīng)還原反應(yīng)5 5、判斷原電池正、負極的方法、判斷原電池正、負極的方法: :負極負極: :失電子的一極失電子的一極電子流出的一極電子流

3、出的一極發(fā)生氧化反應(yīng)的一極發(fā)生氧化反應(yīng)的一極金屬活潑的一極金屬活潑的一極溶解的一極（或質(zhì)量減輕的一極）溶解的一極（或質(zhì)量減輕的一極）正極正極: :得電子的一極得電子的一極電子流入的一極電子流入的一極發(fā)生還原反應(yīng)的一極發(fā)生還原反應(yīng)的一極金屬不活潑的一極（或非金屬或氧化物導(dǎo)體）金屬不活潑的一極（或非金屬或氧化物導(dǎo)體）質(zhì)量增重的一極（或放出氣體的一極）質(zhì)量增重的一極（或放出氣體的一極）6 6、電流、電子、離子的流向：電流、電子、離子的流向：（外電路）電流：正極（外電路）電流：正極負極負極( (外電路）電子：負極外電路）電子：負極正極正極（內(nèi)電路）陰離子向負極移動，陽離子向正極移動（內(nèi)電路）陰離子向負

4、極移動，陽離子向正極移動CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+燈泡燈泡Zn2e- = Zn2+2H+2e-=H2總反應(yīng)式總反應(yīng)式: :Zn+2H+= Zn2+H2正正氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)現(xiàn)象現(xiàn)象：鋅棒溶解，銅棒上有氣泡鋅棒溶解，銅棒上有氣泡原電池工作原理原電池工作原理CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2H下列哪幾個裝置能形成原電池？下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXVV思考與練習(xí)思考與練習(xí)CuSO4 溶液溶液思考：如何才能得到

5、持續(xù)穩(wěn)定的電流？思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？分析：分析： 由于鋅片與硫酸銅溶液直接由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當(dāng)鋅片表面完的電流強度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。也就沒有電流產(chǎn)生。 對鋅銅原電對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究導(dǎo)線導(dǎo)線在原有實驗基礎(chǔ)上進行改進，設(shè)計成一個能在原有實驗基礎(chǔ)上進行改進，設(shè)計成一個能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流

6、的原電池。產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流的原電池。實驗探究實驗探究鋅銅原電池裝置示意圖鋅銅原電池裝置示意圖 由兩個半電池組成，鋅由兩個半電池組成，鋅和鋅鹽組成鋅半電池，銅和和鋅鹽組成鋅半電池，銅和銅鹽組成銅半電池；每個半銅鹽組成銅半電池；每個半電池中的電極與電解質(zhì)溶液電池中的電極與電解質(zhì)溶液互不反應(yīng)，中間通過鹽橋連接互不反應(yīng)，中間通過鹽橋連接形成閉合回路。形成閉合回路。裝置特點：裝置特點：鹽橋的作用：鹽橋的作用：鹽橋制法：鹽橋制法：將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U形管中形管中(注意不要產(chǎn)生注意不要產(chǎn)生裂隙裂隙)，將冷卻后的，將冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的飽和溶的飽和溶液中即可

7、。液中即可。負極反應(yīng)：負極反應(yīng)： Zn-Zn-2e2e- -= Zn= Zn2+2+ 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)： CuCu2+2+2e+2e- - = Cu = Cu 電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)： Zn+CuZn+Cu2+2+= Zn= Zn2+2+Cu+Cu 鋅半電池鋅半電池銅半電池銅半電池氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液鹽橋鹽橋失失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)Cu2+2e- =Cu陰離子陰離子陽離子陽離子負極負極正極正極 陽離子陽離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路Cu2+Cu電極反應(yīng)總式：電極反應(yīng)總式：化學(xué)能化學(xué)能電能

8、電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)本質(zhì)：活潑性不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負極，如鉛蓄電池，鉛塊作負極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（2）電池的電極材料必須能導(dǎo)電）電池的電極材料必須能導(dǎo)電（1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反

9、應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離子。與電極材料具有相同的陽離子。6、原電池的設(shè)計、原電池的設(shè)計1.根據(jù)上述原理根據(jù)上述原理,為獲得較長時間的穩(wěn)定電為獲得較長時間的穩(wěn)定電流流,如何將必修如何將必修2中由中由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”組成組成的原電池（如左下圖）進行簡單改裝？的原電池（如左下圖）進行簡單改裝？課堂練習(xí)（課堂練習(xí)（上述原理的應(yīng)用）上述原理的應(yīng)用）ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A 練習(xí)：練習(xí)： 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu設(shè)計一

10、個設(shè)計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。負極負極：Fe 2e- =Fe2+ 正極：正極：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4請根據(jù)氧化還原反應(yīng)請根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計成原電池。設(shè)計成原電池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等負極：負極：正極：正極：電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：練一練練一練若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解

11、質(zhì)溶液又是若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？什么？2. 2. 依據(jù)氧化還原反應(yīng)：依據(jù)氧化還原反應(yīng)： 2Ag2Ag+ +(aq) + Cu(s) = Cu(aq) + Cu(s) = Cu2+2+(aq) + 2Ag(s)(aq) + 2Ag(s) 設(shè)計的原電池如圖所示，設(shè)計的原電池如圖所示，請回答下列問題：請回答下列問題：（1 1）電極）電極X X的材是的材是 ； 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液Y Y是是 ；（2 2）銀電極為電池的）銀電極為電池的 極，極， 發(fā)生的電極反應(yīng)為發(fā)生的電極反應(yīng)為 ； X X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；（3 3）外電路中的電子是從）外電路

12、中的電子是從 電極電極 流向流向 電極。電極。CuCuAgNOAgNO3 3正正X XAgAg上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負極，并分別換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。電池的總反應(yīng)方程式。負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式總化學(xué)方程式）：）：Zn + Cu2+ =

13、 Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極二、由兩個半電池組成原電池的工作原理二、由兩個半電池組成原電池的工作原理（1）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。域進行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。強的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，在

14、原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。并通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。（2）原電池的正負極的判斷方法）原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子（根據(jù)電子流動方向）流動方向）電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負極負極正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料負極負極正極正極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)負極負極正極正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣

15、泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出： 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極正極正極負極負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極（3）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇（電池的電極必須導(dǎo)電）（電池的電極必須導(dǎo)電） 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽與電極材料具有相同的陽離子。離子。1、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷

16、子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng)電極反應(yīng)。2、根據(jù)電極反應(yīng)確定合、根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的適的電極材料電極材料和和電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液 原電池的設(shè)計原電池的設(shè)計 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設(shè)計設(shè)計一個原電池一個原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價升高化合價升高 失失2e- 化合價降低化合價降低 得得2e-思考討論：思考討論： 利用此利用此反應(yīng)來設(shè)計原電反應(yīng)來設(shè)計原電池，寫出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖池，寫出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價降低得化合價降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價升高失化合價升

17、高失2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖裝置圖離子方程式離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+總結(jié)總結(jié)v1、復(fù)習(xí)回憶了原電池的形成。、復(fù)習(xí)回憶了原電池的形成。v2、進一步了解原電池的反應(yīng)原理，、進一步了解原電池的反應(yīng)原理，正確書寫電極反應(yīng)式。正確書寫電極反應(yīng)式。v3、利用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計了原、利用氧化還原反應(yīng)原理設(shè)計了原電池。電池。1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（是（ ）32、鋅銅原電池產(chǎn)生電流時，陽離子、鋅銅原電池產(chǎn)生電流時，陽離子（ ）A 移向移向Zn 極，陰離子移向極，陰離子移向Cu 極極B 移向移向Cu 極，陰離子移

18、向極，陰離子移向Zn 極極C 和陰離子都移向和陰離子都移向Zn極極D 和陰離子都移向和陰離子都移向Cu 極極B3、把、把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、

19、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜DCu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價升高失化合價升高失2e-化合價降低得化合價降低得2e-電極：負極是電極：負極是Cu，正極可以是，正極可以是Ag或或C等。等。 電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：負極：負極：Cu 2e- = Cu2