化学选修4第四章第一节 原电池

1、化学能转变为电能的装置化学能转变为电能的装置（1）原电池定义：）原电池定义： （2）原电池的工作原理：）原电池的工作原理： 电极电极电极材料电极材料电极反应电极反应反应类型反应类型总反应总反应锌片锌片 Zn - - 2e- - = Zn2+ 氧化反应氧化反应 铜片铜片 2H+ + 2e- - = H2 还原反应还原反应 电子由锌片经外电路流向铜片电子由锌片经外电路流向铜片 负极负极 正极正极 Zn+2H+=Zn2+ H2（负极（负极正极）正极）电子流向：电子流向： 负极上负极上还原性较强的物质还原性较强的物质失去电子失去电子发生发生氧化反应氧化反应， 电子从负极经外电路流向正极，电子从负极经外

2、电路流向正极， 正极上正极上氧化性较强的物质氧化性较强的物质得到电子得到电子发生发生还原反应还原反应。讨论讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？以下哪些装置可以形成原电池？ CuSO4溶液溶液 ZnCuA 稀硫酸稀硫酸 FeFeBNaOH溶液溶液 MgAlE稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 ZnCuF 纯酒精纯酒精 FeCG KOH溶液溶液 DH2O2PtPt NaCl溶液溶液FeCC（3）组成原电池的条件：）组成原电池的条件： 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体）活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极；作电极； 两极均插入电解质溶液；两极均插入电解质溶液； 两极相连形成闭合电路

3、。两极相连形成闭合电路。 （金属和氧化物；惰性电极等）（金属和氧化物；惰性电极等）（或传导离子的介质）（或传导离子的介质） 一个自发的氧化还原反应。一个自发的氧化还原反应。 把把化学能转化为电能化学能转化为电能的的装置。装置。闭合闭合电路电路电极相连电极相连接触接触传导离子传导离子的介质的介质自发的氧化还原自发的氧化还原反应分两处进行反应分两处进行原电池原电池负极：负极：氧化反应氧化反应正极：正极：还原反应还原反应e- -外电路外电路判断判断下列原电池的正负极下列原电池的正负极FeCGFeZnGMgAlG 观察下面两个原电池，判断其正负极，观察下面两个原电池，判断其正负极，并思考他们与上面三组

4、有什么区别。并思考他们与上面三组有什么区别。NaOH溶液溶液浓浓HNO3AlCuG四、原电池正负极的判断四、原电池正负极的判断（1）根据电极材料判断根据电极材料判断负极：负极：活泼的金属 正极：正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属(一般来说一般来说) （2）根据两极发生反应类型来判断根据两极发生反应类型来判断G负极负极: :发生氧化反应(失去电子)正极正极: :发生还原反应(得到电子) 在氢氧燃料电池中，发生了这样的化学反应在氢氧燃料电池中，发生了这样的化学反应：2H2 + O2 2H2O ，向正、负极通入的气体各是什么？向正、负极通入的气体各是什么？（3）根据电子根据电子(电流电流)流动方

5、向判断流动方向判断G电子：电子：负极流向正极电流：电流：正极流向负极五、五、原电池的本质：氧化还原反应电子的转移原电池的本质：氧化还原反应电子的转移理论上我们可以把任意的氧化还原反应设计成原电池Cu+2Ag+=Cu2+2Ag氧化反应：Cu-2e- = Cu2+负极（-）还原反应：2Ag+ +2e- =2Ag正极（+）电极反应式电极反应式电池总反应电池总反应 该电池中有该电池中有1mol e- 产生时，正极上析产生时，正极上析出多少克银？出多少克银？2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,以该反应设计个原电池装置以该反应设计个原电池装置【练习【练习1】一个原电池的总反应离子方程式是】一个原电池的总反

6、应离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+Cu,该反应的原电池正确组成是（该反应的原电池正确组成是（ ）正极正极负极负极电解质溶液电解质溶液A Zn Cu CuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DFeZnCuCl2CD讨论：讨论：某原电池的总反应方程式为某原电池的总反应方程式为2Fe3+Fe3Fe2+，能实现该反应的原电池是（能实现该反应的原电池是（ ）A、正极为、正极为Cu，负极为，负极为Fe，电解质溶液为，电解质溶液为FeCl3溶液溶液B、正极为石墨，负极为、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液溶液C、正极为、正极为Fe，负极为，负极为Zn

7、，电解质溶液为，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液溶液D、正极为、正极为Ag，负极为，负极为Fe，电解质溶液为，电解质溶液为CuSO4溶液溶液A BD讨论：讨论：在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，使之平衡（见下图）。沿细丝小心向使之平衡（见下图）。沿细丝小心向杯中滴入杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察溶液，片刻后可观察到的现象是（到的现象是（ ）A、铁圈上析出大量铜、铁圈上析出大量铜 B、保持平衡状态不变、保持平衡状态不变C、铁圈向下倾斜、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜、银圈向下倾斜六、六、原电池原理的应用原电池原理的应用比较金属的活

8、动性强弱比较金属的活动性强弱讨论讨论1：有有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：四块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极；为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流方向为D导线导线C；A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡；极产生大量气泡；B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化极发生氧化反应。反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是据此，判断四种金属的活动性顺序是( )

9、 AABCDBACDB CCABDDBDCAB加快氧化还原反应速率加快氧化还原反应速率 如：实验室用如：实验室用Zn和稀硫酸反应制和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生，常用粗锌，它产生H2的速率快。的速率快。 已知一个氧化还原反应：首先分析已知一个氧化还原反应：首先分析找出氧化剂、还原剂找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料一般还原剂为负极材料( (或在负极上被氧化或在负极上被氧化) )，氧化剂，氧化剂( (电解质电解质溶液中的阳离子溶液中的阳离子) )在正极上被还原。在正极上被还原。 设计原电池设计原电池1、下面是四个化学反应，你认为理论上不能用于设计原电池的、下面是四个化学反应，你认为理

10、论上不能用于设计原电池的化学反应是（化学反应是（ ）A2Al2NaOH2H2O = 2NaAlO23H2B2H2O2 2H2OCMg3N26H2O = 3Mg(OH)22NH3DCH42O2CO22H2O讨论讨论2：A、B两种金属和两种金属和CuSO4溶液溶液组成原电池后，组成原电池后，B极上附一层红色的铜。极上附一层红色的铜。则两种金属的活动性强弱的顺序是则两种金属的活动性强弱的顺序是 。AB负极：负极： Zn 2e- = Zn2+ 如果如果A为锌片，为锌片，B为铜片，写出该原电池的电极为铜片，写出该原电池的电极反应式：反应式：_。正极：正极： Cu2+ + 2e- = Cu总反应：总反应：

11、 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu CuSO4溶液溶液 AB【讨论讨论】 钢铁生锈的条件有哪些？原因是什么？钢铁生锈的条件有哪些？原因是什么？ NaCl溶液溶液 FeC电解质溶液酸性溶液中性溶液碱性溶液（-）Fe 2e- =Fe2+（+）O2 + 4e- +2H2O = 4OH-O2（总） 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)23、市场上出售的市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气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

12、放出热量。使用完后，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。会发现有大量铁锈存在。（1）“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。（2）炭粉的主要作用是）炭粉的主要作用是 。（3）加入氯化钠的主要作用是）加入氯化钠的主要作用是 。（4）木屑的作用是）木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化加速铁屑的氧化 氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池1、该装置不能提供

13、、该装置不能提供持续稳定持续稳定的电流，的电流， 请讨论可能的原因是什么？请讨论可能的原因是什么？2、该原电池还有哪些缺点？、该原电池还有哪些缺点？讨论角度：讨论角度：从从Cu2+得电子的路径分析得电子的路径分析从能量转化的角度分析从能量转化的角度分析从开关闭合前后的能耗分析从开关闭合前后的能耗分析CuSO4 CuZnA3、上述原电池该如何改进？、上述原电池该如何改进？ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液ZnCu？A改进盐桥中装有饱和的盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出是防止管中溶液流出 。改进后的原电池装置改进后的原电池装

14、置还有什么优点？还有什么优点？盐桥的作用：（盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（）形成闭合回路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。1、注意观察两电极的现象及电流表的变化，取出、注意观察两电极的现象及电流表的变化，取出盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？盐桥后会如何，盐桥的作用是什么？科学探究科学探究1能量转换率高；能量转换率高；2产生持续、稳定的电流；产生持续、稳定的电流；3防止自放电。防止自放电。2、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置、基于盐桥的作用，你知道上述原电池装置 还可以怎么改进？还可以怎么改进？科学探究科学探究3、以硫酸溶液为电解质、以硫酸溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池如图溶液的氢氧燃料电池

15、如图所示，工作原理是什么，所示，工作原理是什么，如果没有中间的隔膜将如果没有中间的隔膜将会如何？会如何？科学探究科学探究讨论讨论1：原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是溶液有关，下列说法中不正确的是 （ ）A由由 Al、Cu、稀、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：组成原电池，其负极反应式为： Al-3e-= Al3+B由由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：溶液组成原电池，其负极反应式为： Al-3e-= Al3+C由由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：溶液组成原

16、电池，其负极反应式为： Cu-2e-= Cu2+D由由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为： Cu-2e-= Cu2+讨论讨论2：（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是（海南）根据下图，下列判断中正确的是（ ）A.烧杯烧杯a中的溶液中的溶液pH升高升高B.烧杯烧杯b中发生氧化反应中发生氧化反应C.烧杯烧杯a中发生的反应为：中发生的反应为：2H+2e-=H2D.烧杯烧杯b中发生的反应为：中发生的反应为：2Cl-2e-=Cl2讨论讨论3：(2009福建福建)控制适合的条件，将反应：控制适合的条件，将反应：2Fe32I 2Fe2I2设计成如图所示的原

17、电池。下设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是列判断不正确的是( )A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，固体， 乙中石墨电极为负极乙中石墨电极为负极讨论讨论4：银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成了硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处硫化银的缘故，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：（1）在此原电池中，负极发生的反应为）在此原电池中，负极发生的反应为_，正极发生的反应为，正极发生的反应为_（2）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式）反应过程中会产生臭味，原电池总反应的方程式为为_。2Al 6e=2Al33Ag2S6e=6Ag 3S2