江西省鹰潭选修4-化学反应原理-第四章-第一节-原电池(第1课时)学习资料

1、江西省鹰潭选修4-化学反应原理-第四章-第一节-原电池(第1课时)结论：有两种活泼性不同的金属（或有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极一种是非金属导体）作电极原电池原电池结论：电极材料均浸入电极材料均浸入电解质溶液电解质溶液中中原电池原电池结论： 两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路原电池原电池结论： 一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 u原电池原电池组成原电池的条件组成原电池的条件1、有两种活泼性不同的金属（或一种是有两种活泼性不同的金属（或一种是 非金属导体）作电极非金属导体）作电极2、电极材料均浸入电解质溶液中电极材料均浸入电解质溶液中3、两极相连形成

2、闭合电路两极相连形成闭合电路4、一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 原电池原电池 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）（锌片） Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应氧化反应正极：（铜片）（铜片） 2H+ + 2e- = H2反应方程式：Zn+2H+=Zn2+H2稀稀H2SO4还原反应还原反应原电池原电池探究实验一探究实验一请根据反应请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个设计一个单液单液原电池，并进行实原电池，并进行实验验。 原电池原电池CuSO4 溶液溶液电流表指针发生偏转，但电流表指针发生偏转，但不稳定。不稳定。

3、两个电极上都有两个电极上都有红色物质生成红色物质生成原电池原电池思考：如何才能得到持续稳思考：如何才能得到持续稳定的电流？定的电流？分析：由于锌片与硫酸铜溶液直分析：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分电子直接传递给硫酸铜溶液中的的Cu2+,铜在锌片表面析出，锌片铜在锌片表面析出，锌片表面也构成了原电池，进一步加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。当锌片表面出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不

4、再构成原电完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。池，也就没有电流产生。CuSO4 溶液溶液原电池原电池在原有实验基础上进行改进，设计成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。一个能产生持续稳定电流的原电池。原电池原电池 探究实验二探究实验二 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，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，硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中，中间用一盐桥连中间用一盐桥连接接，观察现象。，观察现象。电极反应：电极反应：负极：负极： Zn - 2e-

5、 = Zn2+ （氧化反应）（氧化反应）正极：正极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应）（还原反应）电池反应方程式：电池反应方程式：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu盐桥中通常装有含琼盐桥中通常装有含琼胶的胶的KCl饱和溶液饱和溶液.原电池原电池盐桥的作用：盐桥的作用：Cl-向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，向铜盐方向移动，使使Zn盐和盐和Cu盐溶液一直盐溶液一直保持电中性保持电中性，从而使电子不断从，从而使电子不断从Zn极流向极流向Cu极。极。原电池原电池导线传递电子，导线传递电子，沟通沟通外外电路电路；而盐桥则传递而盐桥则传递正负离子，沟正负离子，沟通通

6、 内内 电 路 。电 路 。 盐桥盐桥保持保持溶液溶液电中性电中性，使两，使两个烧杯中的溶个烧杯中的溶液连成一个通液连成一个通路。路。 ZnSO4溶液CuSO4溶液原电池原电池此此原电池的优点原电池的优点：能产生持续、稳定能产生持续、稳定的电流。的电流。原电池原电池 此此原电池是由两个原电池是由两个半半电池电池组成的组成的（锌和锌盐溶（锌和锌盐溶液构成锌半电池，铜和铜液构成锌半电池，铜和铜盐溶液构成铜半电池）盐溶液构成铜半电池）；半电池中的反应就是半电池中的反应就是半反半反应应 , , 即即 电 极 反 应电 极 反 应 。原电池原电池 将原电池反应中的氧化反应与还原反应将原电池反应中的氧化反

7、应与还原反应分开在两个不同区域内进行，再以适当的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方式连接起来，从而获得了稳定持续的电流。流。 小小 结结原电池原电池 探究实验三探究实验三 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，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锌和稀硫酸溶液（与硫酸铜溶液的浓度相同）稀硫酸溶液（与硫酸铜溶液的浓度相同）的烧杯中，的烧杯中，中间用一盐桥连接中间用一盐桥连接，观察并比较产生，观察并比较产生电流强度的大小。电流强度的大小。H2SO4原电池原电池

8、结论结论 由于氧化还原反应的本质是电子的转移，而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，故原电池反应的结果导致产生了电流，故原电池原电池反应的本质就是自发的氧化还原反应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，在相同条件下，原电池输出电能的能力，取取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。原电池原电池氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液盐桥盐桥失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阴离子阳离子阳离子

9、负极负极正极正极 外电路外电路内电路内电路原电池原电池原电池的组成原电池的组成两个两个半电池半电池 锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池盐桥盐桥 利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成各种原电池。各种原电池。原电池原电池1 1、CuCu、FeFe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：CuCu作作_极极, , FeFe作作_极极电极反应式是：负极电极反应式是：负极_ 正极正极_总反应式是总反应式是_如将稀硫酸改为浓硝酸则：如将稀硫酸改为浓硝酸则：CuCu作作_极极, , FeFe作作_极极电极反应式是：负极电极反

10、应式是：负极_ 正极正极_总反应式是总反应式是_Cu+4HNOCu+4HNO3 3( (浓浓)=Cu(NO)=Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2 +2H+2H2 2O O正正负负Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Fe+HFe+H2 2SOSO4 4=FeSO=FeSO4 4+H+H2 2负负正正Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+ 2NO2NO3 3- -+4H+4H+ +2e+2e- -=2NO=2NO2 2 +2H+2H2 2O O2、 实验室氢气选用纯锌粒好还是选用粗锌好？为什么？实验室氢气选用纯锌粒好还是

11、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。铜溶液浸泡一下。原电池原电池利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出单液原电池，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。原电池的示意图，并写出电极反应。 强调：原电池的强调：原电池的设计设计原电池原电池负极负极(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极正极(Pt或或C)：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）FeCl3P

12、tPtFeCl3ZnZnCl2原电池原电池例、例、判断右边原电池的正负判断右边原电池的正负极，极，并写出电极反应式并写出电极反应式强调：电极的判断及电极反应式的书写强调：电极的判断及电极反应式的书写负极：负极：Cu -2e- =Cu 2+ 正极：正极：2Fe3+ +2e- =2Fe2+AFeClFeCl3 3溶液溶液-+Cu C（稀硫酸）负极（稀硫酸）负极:Mg -2e- =Mg2+ 正极：正极：2H+2e- =H2原电池原电池Mg AlA+稀硫酸溶液稀硫酸溶液NaOHNaOH溶液溶液-(NaOH溶液溶液)负极：负极：2Al+8OH- -6e- =2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H

13、2O=2AlO2-+3H2正极：正极：6H2O+6e- =3H2+6OH-原电池原电池强调：电极的判断及电极反应式的书写强调：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。方法一：根据电极材料的性质确定。 1.对于金属对于金属金属电极，金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属对于金属非金属电极，非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；金属是负极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属对于金属化合物电极，化合物电极，金属是负极，化合物是正极。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。方法二：根据电极反应

14、的本身确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极；负极；得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。原电池原电池实实 验验 设设 计计请利用：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。练习一练习一原电池原电池Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag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-电极：负极是电极：负极是Cu，正极可以是，正极可以是Ag或或C等。等。负极：负极：Cu 2e- = Cu2+ 正极：正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag电解质溶液：电解质溶液：

15、 AgNO3 或者：或者： Cu(NO3)2 、AgNO3 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电极反应应。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。原电池原电池AgNO3Cu(NO3)2CCu原电池原电池 化合价降低化合价降低 得得2e-Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu化合价升高化合价升高 失失2e-练习二练习二：利用此利用此反应来反应来设计原电池，写出电极反应式，设计原电池，写出电极反应式，并画出装置图。并画出装置图。（Fe + CuSO4 = Cu + 2 FeSO4）原电池原电池FeCuFeSO4CuSO4原电池原电池练习三：练习三：利用此利用此反应来设计原反应来设计原电池，写出电极反应式，并画出装置图。电池，写出电极反应式，并画出装置图。化合价降低得化合价降低得2e-Cu + 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合价升高失化合价升高失2e-（Cu + 2FeCl3 = CuCl2+ 2FeC