4.1原电池（好）.ppt

第一节原电池,电化学基础,1780年，伽伐尼(Galvani,L.)青蛙抽搐实验。,理论解释：生物电,伏打对生物电观点的质疑,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是实用电池的开端。,伏打（Volta,A.1745-1827）,形形色色的电池,复习：动画模拟原电池的原理,探究实验1:将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接,并使锌电极和铜电极不接触,同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中，观察电流计指针方向、锌电极变化及其读数的变化。,锌极变细，铜极变粗；,现象:,实际：随着时间的延续,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。锌片上也逐渐被铜覆盖,电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零。,用什么办法可避免Cu2+在锌片上也还原析出铜,以延长电池放电时间提高供电效率?,设想：把锌电极与CuSO4溶液分开,思考:,一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究,理论：电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极;,按课本P71图4-1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，,探究实验2,电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极有电流通过电路,是原电池装置;,有盐桥时现象:,由两个半电池组成，锌和锌盐组成锌半电池，铜和铜盐组成铜半电池；每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，中间通过盐桥连接形成闭合回路。,装置特点：,二、双液原电池的工作原理分析,电极反应：,负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）,正极（Cu）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池总反应：,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,2、判断电子的流动路线？溶液中阴、阳离子移动趋势？,外电路：,电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）；,内电路：,阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。,1、确定该原电池的正、负极，并写出原电池中的两个电极半反应和电池反应方程式。,（1）是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；（2）是离子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来补充，Cu2+发生还原反应，需要阳离子来补充；而作为KCl饱和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。,3、盐桥的作用（参考课本P72第三段）,-,+,盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花塞住管口即可。,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,阳离子,铜锌双液原电池原理,外电路,内电路,电极反应总式：,氧化还原反应,原电池反应本质：,三、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。,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）电解质溶液的选择,两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。,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。,四、原电池的设计,活泼性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。如铅蓄电池，铅板作负极，PbO2作正极惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。,请根据氧化还原反应:Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。你有哪些可行方案?,CuCu2e-=Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨2Fe3+2e-=2Fe2+,Fe2(SO4)3、FeCl3等,负极：正极：电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？,1.根据上述原理,为获得较长时间的稳定电流,如何将必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？,课堂练习（上述原理的应用）,2.根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池。Zn(S)+Fe2+(aq)=