原电池自制课件

1、第四章 电化学基础第一节 原电池 1 1、电化学：、电化学： 2 2、电化学装置分类：、电化学装置分类：阅读教材阅读教材P70 P70 回答回答研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学科学产生电流的反应产生电流的反应原电池原电池借助电流而发生的反应借助电流而发生的反应电解池电解池第一节 原电池一、原电池的原理一、原电池的原理 1、原电池的概念、原电池的概念 2、原电池反应的本质、原电池反应的本质 3、铜锌原电池（实验、铜锌原电池（实验1） 4、铜锌原电池原理的进一步探究（实验、铜锌原电池原理的进一步探究（实验2） 5、形成原电池的条件、形成原

2、电池的条件二、原电池的设计二、原电池的设计一、原电池一、原电池1 1、原电池是、原电池是_的装置。的装置。2 2、原电池反应的本质是、原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应 3 3、铜锌原电池：、铜锌原电池：（1 1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H H2 2SOSO4 4时：时：ZnZn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反应；，下同）反应；CuCu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,_,该反应是该反应是_反应。

3、反应。（2 2）当电解质溶液为）当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时： ZnZn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；CuCu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,_,该反应该反应_反应反应. .负负ZnZn2e2e- - = Zn = Zn2+2+氧化氧化正正2H2H+ + +2e +2e- - =H=H2 2还原还原负负ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+2+氧化氧化正正CuCu2+ 2+ +2e+2e- - = Cu = Cu还原还原 （2）造成的主要原因：）造成的主要原因： 当电解质溶液为稀硫酸时，由于在铜极上很

4、快就聚集了许多氢气，把铜电极当电解质溶液为稀硫酸时，由于在铜极上很快就聚集了许多氢气，把铜电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。极化作用。 当电解质溶液为硫酸铜溶液时，因为负极的锌片和铜离子反应，在锌片上生当电解质溶液为硫酸铜溶液时，因为负极的锌片和铜离子反应，在锌片上生成铜单质，结果就是负极本身就成了原电池，因此外电路中不会有电流持续产生。成铜单质，结果就是负极本身就成了原电池，因此外电路中不会有电流持续产生。4 4、对铜锌原电池工作原理的进一步探究、对铜锌原电池工作原理的进一

5、步探究为了避免发生这种现象，设计如下图（书为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图图4-1）所示的原电池装置，你能解释）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？它的工作原理吗？（1）提出问题：）提出问题： 刚才做的实验是我们在必修刚才做的实验是我们在必修2中学习过的的原电池，如果用它做电源，中学习过的的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？此电池的优点：此电池的优点： 能产生持续、稳定的电流。能产生持续

6、、稳定的电流。（3）盐桥制法：）盐桥制法： 1、将热的琼胶溶液倒入、将热的琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要产生裂隙注意不要产生裂隙)，将冷却后的，将冷却后的U形管浸形管浸泡在泡在KCl或或NH4NO3的饱和溶液中即可。的饱和溶液中即可。 2、将、将KCl或或NH4NO3的饱和溶液装入的饱和溶液装入U形管，用棉花堵住管口即可。形管，用棉花堵住管口即可。实验（书实验（书7171页实验页实验4-14-1）实验探究实验探究实验现象：实验现象：分析分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？ 盐桥在此的作用是什么？盐桥在此的作用是什么？参考教材参考

7、教材72页页 第三段第三段 有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回到零点，说取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。明没有电流通过。（4）盐桥的作用：）盐桥的作用： 1 1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。 由于盐桥（如由于盐桥（如KClKCl）的存在，其中阴离子）的存在，其中阴离子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液扩散和迁移，阳离溶液扩散和迁移，阳离子子K K+ +则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液

8、的电中性，因而溶液扩散和迁移，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放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉几乎完全沉淀下来。淀下来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀，可用溶液反应产生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。 2 2、平衡电荷。、平衡电荷。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是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靠离子迁移完成的。的。取出盐桥，取出盐桥，ZnZn失去电子形成的失去电

9、子形成的ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而带正电荷。同时，增多而带正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+2+变为变为CuCu，使得使得SOSO4 42-2-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两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。种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。请同学们思考请同学们思考： 上述原电池装置是将什么反应的化学能转上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出换成电能的？指出电池的

10、正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。反应方程式。ZnSOZnSO4 4溶液溶液 CuSOCuSO4 4溶液溶液负极（锌片）：负极（锌片）： ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+ 2+ （氧化反应氧化反应）正极（铜片）：正极（铜片）： CuCu2+ 2+ +2e+2e- -=Cu =Cu （还原反应还原反应）电池反应电池反应（总离子方程式总离子方程式）：Zn + CuZn + Cu2+2+ = Zn = Zn 2+ 2+ + Cu + Cu 电池符号电池符号： Zn Zn ZnSOZnSO4 4 CuSOCuSO4

11、4 Cu Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极（5 5）、锌铜原电池工作原理）、锌铜原电池工作原理mACuCuZnZn2+2+CuCu2+2+SO4 2-2-SO4 2-2-ZnZnK+Cl-ZnZn2+2+mAZn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu离子通道离子通道离子库离子库外电路外电路内电路内电路氧化氧化反应反应盐盐桥桥还原还原反应反应+负负极极正正极极5 5、实验探究形成原电池的条件、实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极形成条件一：活泼性不同的两个电极

12、负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）（可以）（可以）注：形成原电池的条件注：形成原电池的条件 （1）一般是活泼性不同的两种金属（或其中一种为能导电的非金属）一般是活泼性不同的两种金属（或其中一种为能导电的非金属）作电极。作电极。 （2）电极材料均插入电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。 （4）能自

13、发进行氧化还原反应。）能自发进行氧化还原反应。C uF eH2S O4C uZ nH2S O4C uF eN a C l溶溶 液液CuFeNaCl溶液溶液C uZ n酒酒 精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZC u4OS2C uuC4OS2H例例. .下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXXV二、原电池的设计二、原电池的设计活泼性不同活泼性不同 的两种金属。的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作

14、正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，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右两个烧杯中的电解质溶液应 与与电极材料具有相同的阳离子电极材料具有相同的阳离子。 练习：.依据氧化还原反应：2Ag+ (aq) + Cu(s) = Cu 2+ (aq) + 2Ag(

15、s)设计的原电池如图所示。 请回答下列问题：（1）电极X的材料是_； 电解质溶液Y是_； （2）银电极为电池的_极， 发生的电极反应为_； X电极上发生的电极反应为_；（3）外电路中的电子是从_电极流向_电极。铜铜AgNO3正正2Ag+ +2e-=2AgCu-2e-=Cu2+AgCu实实 验验 设设 计计请利用： Cu +2 Fe 3+ = Cu 2+ + 2Fe 2+的反应原理，设计一个能产生持续电流的原电池装置持续电流的原电池装置,画出此装置简图。画出此装置简图。 1、注明原电池的正极和负极、注明原电池的正极和负极 2、注明外电路中电子的流向、注明外电路中电子的流向3、写出电极反应式、写出电极反应式 作业作业小小 结结、原电池原电池: :（1）由两个半电池组成的铜锌原电池的工作原理）由两个半电池组成的铜锌原电池的工作原理 一、原电池一、原电