4.1原电池 (人教版选修4）

第四章电化学基础,第一节原电池,第1课时,形成原电池的条件,u,知识回顾,原电池,结论：,形成原电池的条件一,有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极,知识回顾,原电池,形成原电池的条件二,结论：,电极材料均浸入电解质溶液中,知识回顾,原电池,形成原电池的条件三,结论：,两极相连形成闭合电路,知识回顾,原电池,形成原电池的条件四,结论：,一个自发进行的氧化还原反应,u,知识回顾,原电池,组成原电池的条件,1、有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极2、电极材料均浸入电解质溶液中3、两极相连形成闭合电路4、一个自发进行的氧化还原反应,知识回顾,原电池,请写出图片中原电池的电极反应式和电池反应方程式。,负极：,（锌片）Zn-2e-=Zn2+氧化反应,正极：,（铜片）2H+2e-=H2,稀H2SO4,还原反应,原电池,探究实验一,请根据反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计一个单液原电池，并进行实验。,原电池,电流表指针发生偏转，但不稳定。,两个电极上都有红色物质生成,原电池,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,分析：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面，另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+,铜在锌片表面析出，锌片表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。,原电池,在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。,思考,原电池,探究实验二将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中，中间用一盐桥连接，观察现象。,电极反应：,负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应方程式：,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,原电池,盐桥的作用：Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。,原电池,导线传递电子，沟通外电路；而盐桥则传递正负离子，沟通内电路。盐桥保持溶液电中性，使两个烧杯中的溶液连成一个通路。,ZnSO4溶液,CuSO4溶液,原电池,此原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。,原电池,此原电池是由两个半电池组成的（锌和锌盐溶液构成锌半电池，铜和铜盐溶液构成铜半电池）；半电池中的反应就是半反应,即电极反应。,原电池,将原电池反应中的氧化反应与还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。,小结,原电池,探究实验三将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有硫酸锌和稀硫酸溶液（与硫酸铜溶液的浓度相同）的烧杯中，中间用一盐桥连接，观察并比较产生电流强度的大小。,H2SO4,原电池,结论由于氧化还原反应的本质是电子的转移，而原电池反应的结果导致产生了电流，故原电池反应的本质就是自发的氧化还原反应。,在相同条件下，原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。,原电池,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液盐桥,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e-=Cu,阴离子,阳离子,负极,正极,原电池原理,外电路,内电路,原电池,原电池的组成两个半电池,锌半电池,铜半电池,利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成各种原电池。,原电池,1、Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：Cu作_极,Fe作_极电极反应式是：负极_正极_总反应式是_如将稀硫酸改为浓硝酸则：Cu作_极,Fe作_极电极反应式是：负极_正极_总反应式是_,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,正,负,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Fe+H2SO4=FeSO4+H2,负,正,Cu-2e-=Cu2+,2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O,2、实验室氢气选用纯锌粒好还是选用粗锌好？为什么？,选用粗锌好，形成原电池可加快反应。一般先把锌用硫酸铜溶液浸泡一下。,原电池,利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,强调：原电池的设计,原电池,负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极(Pt或C)：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）,原电池,例、判断右边原电池的正负极，并写出电极反应式,强调：电极的判断及电极反应式的书写,负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3+2e-=2Fe2+,（稀硫酸）负极:Mg-2e-=Mg2+正极：2H+2e-=H2,原电池,MgAl,A,+,稀硫酸溶液,NaOH溶液,-,(NaOH溶液)负极：2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O,2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,正极：6H2O+6e-=3H2+6OH-,原电池,强调：电极的判断及电极反应式的书写,方法一：根据电极材料的性质确定。1.对于金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；2.对于金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；3.对于金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。,原电池,请利用：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag的反应原理，设计一个能产生电流的原电池装置，并写出两个电极上的电极反应。,练习一,原电池,电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。,负极：Cu2e-=Cu2+正极：2Ag+2e-=2Ag,电解质溶液：AgNO3或者：Cu(NO3)2、AgNO3,1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。,2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。,原电池,AgNO3,原电池,练习二：利用此氧化还原反应来设计原电池，写出电极反应式，并画出装置图。,（Fe+CuSO4=Cu+2FeSO4）,原电池,原电池,练习三：利用此氧化还原反应来设计原电池