电池的工作原理

1、电化学电化学：指研究化学能与电能之间相互转指研究化学能与电能之间相互转 换的换的装置、过程装置、过程和和效率效率的科学。的科学。过程及装置分过程及装置分按电化学反应按电化学反应2. 由电能转化为化学能的装置由电能转化为化学能的装置 (如如:电解池电解池)1. 由化学能转化为电能的装置由化学能转化为电能的装置 (如如:原电池等原电池等)Zn+ Cu2+ Zn2+ + CuZn+ Cu2+ Zn2+ + Cu一、原电池一、原电池1 1、定义：把、定义：把化学能化学能转变为转变为电能电能的装的装置。置。a a、构成条件：、构成条件：2 2、原、原 电电 池的工作原理池的工作原理 酒精稀H2SO4稀H

2、2SO4ABCDECuSO4原电池原电池失电子失电子氧化反应氧化反应得电子得电子还原反应还原反应简单原电池的正负极和电子流向如何判断？简单原电池的正负极和电子流向如何判断？负极负极（）：是是不活泼金属或非金属不活泼金属或非金属，正极正极（+）：是是活泼金属活泼金属， 本身本身失去电子失去电子，发生发生氧化反应氧化反应。进电子进电子 ，本身不反应，本身不反应，得电子得电子发生发生还原反应还原反应。是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子v想一想想一想用活泼性不同的两种金属作为电用活泼性不同的两种金属作为电极形成原电池时，较活泼的金属一定是原极形成原电池时，较活泼的金属一定是原电池的负极吗？电池的负极吗？

3、v提示：提示：不一定。如将镁、铝插入氢氧化钠不一定。如将镁、铝插入氢氧化钠溶液中形成原电池，镁较活泼，但因为镁溶液中形成原电池，镁较活泼，但因为镁不与氢氧化钠溶液反应，而铝不与氢氧化钠溶液反应，而铝v与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝被与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝被氧化是负极，则镁条为正极。氧化是负极，则镁条为正极。v灵犀一点：v原电池反应的实质是负极发生氧化反应，原电池反应的实质是负极发生氧化反应，失去电子，正极发生还原反应，得到电子。失去电子，正极发生还原反应，得到电子。对于具体问题要具体分析，不能想当然，对于具体问题要具体分析，不能想当然，不然就会落入出题者的陷阱当中，如：不然就会

4、落入出题者的陷阱当中，如：铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活泼性比较强，但泼性比较强，但Fe与浓与浓HNO3发生钝化，发生钝化，而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。镁、铝和镁、铝和NaOH溶液组成原电池，做负溶液组成原电池，做负极的应该是铝，而不是镁。极的应该是铝，而不是镁。 v盐桥：在盐桥：在U U型管中装型管中装满用饱和满用饱和KClKCl溶液和溶液和琼脂做成的冻胶。琼脂做成的冻胶。盐桥的作用：盐桥的作用： 使使ClCl- -向锌盐方向移向锌盐方向移动，动，K K+ +向铜盐方向移动，向铜盐方向移动，使使ZnZn盐和

5、盐和CuCu盐溶液一直盐溶液一直保持电中性，从而使电保持电中性，从而使电子不断从子不断从ZnZn极流向极流向CuCu极。这样可以大大提高极。这样可以大大提高电池效率。电池效率。 原电池是由两个原电池是由两个半电池半电池组成的；半电组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是反应就是半反应半反应即即电极反应。电极反应。所以半电池所以半电池又叫又叫电极电极。正极（铜电极）：正极（铜电极）：CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = = CuCu 负极（锌电极）：负极（锌电极）

6、：Zn - 2eZn - 2e- - = Zn= Zn2+2+ 电池反应：电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）（总反应）练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应式。反应式和总反应式。()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+

7、H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4 ()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Fe2e- Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或或 Fe+H2SO4FeSO4+H2Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 化合价升高失化合价升高失2e-化合价降低得化合价降低得2e-CuSO4FeCu自主活动自主活动 请利用：请利用： Fe+Cu2+=Fe2+Cu的反应原理，

8、的反应原理，设计一个能持续产生电流的原电池装置，并写出两个设计一个能持续产生电流的原电池装置，并写出两个电极上的电极反应电极上的电极反应解析解析 1、根据氧化还原反应电子转移判断、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应电极反应。2、根据电极反应确定合适的、根据电极反应确定合适的电极材料电极材料和和电解质溶液电解质溶液负极：负极：Fe2e- = Fe2+ 正极：正极： Cu2+ + 2e- = Cu电极：负极是电极：负极是Fe，正极可以是，正极可以是Cu或或C等。等。电解质溶液：电解质溶液： CuSO4 、FeSO4 FeSO4v电解质溶液的选择电解质溶液的选择v电解质是使负极放电的物质。电解质是

9、使负极放电的物质。因此电解质因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，溶液一般要能够与负极发生反应，或者电或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应反应(如空气中的氧气如空气中的氧气)。但如果两个半反。但如果两个半反应分别在两个容器中进行应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子电极材料相同的阳离子。如在铜。如在铜-锌锌-硫酸硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含的电解质溶液中，而

10、正极铜浸泡在含有有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。2、依探究实验、依探究实验2的原理，按的原理，按：Cu+2AgNOCu+2AgNO3 3=Cu(NO=Cu(NO3 3) )2 2+2Ag +2Ag 的反应设计一个能持续产生电流的原电池装置的反应设计一个能持续产生电流的原电池装置, ,画出装画出装置图。置图。 CnSO4AgNO3ACnAg3.为获得较长时间的稳定电流为获得较长时间的稳定电流,如何将由如何将由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A【小结【小结】2. 两个

11、电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；1 1. .；二二. .构成原电池的基本条件构成原电池的基本条件：一一. .原电池原电池：3 3. .有可自发发生的氧化还原反应。有可自发发生的氧化还原反应。三三. .加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：1. 用还原性较强的物质用还原性较强的物质(如如:活泼金属活泼金属)作负极作负极,向外电路提供电子向外电路提供电子; 用氧化性较强的物质作正极用氧化性较强的物质作正极,并在正极上得到电子并在正极上得到电子;2. 原电池在放电时原电池在放电时,负极上的电子经过导线

12、流向正极，而氧化性负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥盐桥及池内及池内溶溶液中的阴、阳离子液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。合回路。把化学能直接转化为电能的装置。把化学能直接转化为电能的装置。 正负两极上进出电子总数相等，根据正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒电子守恒原原理可进行许多有关电极反应的计算。理可进行许多有关电极反应的计算。 原电池反应跟直接反应差别：原电池反应跟直接反应差别： 反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。反

13、应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（还原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（还原）、负（氧化）两极进行，负极上失去的电子流入原）、负（氧化）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。正极，从而产生电流。明确以下几点明确以下几点利用原电池原理利用原电池原理 可制作各种电池，如干电池、铅可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池。v【案例1】(2010广东理综)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()正极反应为：正极反应为：Zn2e=Zn2电池反应为：电池反应为：ZnCu2=

14、Zn2Cu在外电路中，在外电路中，电子从负极流向正极电子从负极流向正极盐桥中的盐桥中的K移向移向ZnSO4溶液溶液ABCD2、用铜片、银片、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导线溶液、导线和盐桥和盐桥(装有琼脂装有琼脂KNO3的的U型管型管)构成一个原电池。构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应正极反应为为Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学溶液中发生的化学反应

15、与该原电池反应相同反应与该原电池反应相同A. BCDv【案例【案例2】(2009福建理综福建理综)控制适合的条件，将反应控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是下列判断不正确的是()A反应开始时，反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，反应开始时，甲中石墨电极上甲中石墨电极上Fe3被还原被还原C电流计读数为零时，电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，电流计读数为零后，在甲中溶入在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极固体，乙中石墨电极为负极v3、依据氧化还原反应、依据氧化还原反应2