第一节《原电池》课件

1、第四章第四章 电化学基础电化学基础2022-6-232022-6-23第一节第一节 原电池原电池1 1、电化学：、电化学：2 2、从反应产物与电流的关系分类：、从反应产物与电流的关系分类：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、研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学过程和效率的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判断下列哪些是原电池？形成原电池的条件？形成原电池的条件？一、一、原电池的工作原理原电池的工作原理 化学能转变为电能的装置。化学能转变为电能的装置。1 1、定义：、定义：2 2 电电

2、极：极：负极：负极： 电子电子 ，发生，发生 反应，电流反应，电流 。正极：正极： 电子电子 ，发生，发生 反应，电流反应，电流 。流出流出氧化氧化流入流入流入流入还原还原流出流出3 3、构成条件：、构成条件： 有两个活动性不同的电极有两个活动性不同的电极 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 两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路 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 复习回顾4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动方向（根据电子流动方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极较活泼的电极材料较活泼的电

3、极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加或有气泡产生的电极质量增加或有气泡产生的电极 质量减少的电极质量减少的电极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极发生根据原电池电极发生的反应的反应根据电极现象：根据电极现象：负极负极正极正极负极负极正极正极正极正极负极负极负极负极正极正极X X、Y Y、Z Z、W W四种金属片进入稀盐酸中四种金属片进入稀盐酸中, ,用导线连接用导线连接, ,可可以组成原电池以组成原电池, ,实验结果如下图所示实验结果如下图所示: :则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为则四种金属的

4、活泼性由强到弱的顺序为ZYXWCuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+灯泡灯泡Zn2e- = Zn2+2H+2e-=H2总反应式总反应式: :Zn+2H+= Zn2+H2正正氧化反应氧化反应还原反应还原反应现象现象：锌棒溶解，铜棒上有气泡锌棒溶解，铜棒上有气泡原电池工作原理原电池工作原理CuZn- - -Zn2+H+H+负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-原电池工作原理原电池工作原理Ae-提出问题：提出问题： 上图原电池，如果用做电源，不但效率低，上图原电池，如果用做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合而且时间稍长电流就很快减弱，因此不

5、适合实际应用。实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？什么改进措施？造成的主要原因造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许：由于在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。这种作用称加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。为极化作用。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，你能解释它）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？的工作原理吗？改进后的装置为什么能够持续、稳定改进后的

6、装置为什么能够持续、稳定的产生电流？如果取出盐桥有无电流的产生电流？如果取出盐桥有无电流产生？盐桥在此的作用是什么？产生？盐桥在此的作用是什么？参考教材参考教材72页页得出结论得出结论u盐桥：盐桥：在在U U型管中装满用型管中装满用饱和饱和KCl溶液和琼溶液和琼脂作成的冻胶。脂作成的冻胶。 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，阳离子溶液扩散和迁移，阳离子K K+ +则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性

7、，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉淀下来。几乎完全沉淀下来。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路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的。取出盐桥时，是靠离子迁移完成的。取出盐桥时，ZnZn失去电子失去电子形成的形成的ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多增多而带正电荷。同时，而带正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+2+ 变为变为Cu Cu ，使得

8、使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中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，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。所以取出盐桥无电流通过。造成电流中断。所以取出盐桥无电流通过。ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？（1）使整个装置构成通路，）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷）平衡电荷二、盐桥原电池的工作原理二、盐桥原电池的工作原理（1 1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以）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

9、，可以获得电流。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，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。正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，两极之两极之间再通过间再通过盐桥及池内溶液中的阴、阳离子盐桥及池内溶液中的阴、阳离子定向运动形定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。 2）电路：）电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：从负极流向正极电子流向

10、：从负极流向正极电流方向：从正极流向负极电流方向：从正极流向负极阴离子向负极移动阴离子向负极移动阳离子向正极移动阳离子向正极移动此装置是原电池吗？此装置是原电池吗？锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池电极反应：电极反应：负极：负极： ；正极：正极： ；总反应：总反应： 。Cu2+2e-=CuZn2e- =Zn2+Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu盐桥盐桥铜锌原电池（盐桥）铜锌原电池（盐桥） 1 1：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；半电池中的反应就是池中的反应就是半反应半反应, ,即即电极反应。电极反应。所以所以半电池又叫半电池又叫电极电极。 负极半电池负极半电池由

11、金属电极和相应由金属电极和相应 的金属阳离子电解的金属阳离子电解 质溶液组成。质溶液组成。 正极半电池正极半电池电解质溶液必须由电解质溶液必须由 发生还原反应发生还原反应 的离子的离子 （可溶性）电解质组成。（可溶性）电解质组成。2：半电：半电池的构成池的构成:(1).(1).判断右边原电池的正、负极，并写出电判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。极反应式。 Cu CCu CFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极： CuCu 失电子失电子 Cu - 2e Cu - 2e- - = Cu = Cu2+2+正极：正极： FeFe3+3+得电子得电子 2Fe 2Fe3+3+ + 2e + 2

12、e- - = 2Fe = 2Fe2+2+A ACu+2FeClCu+2FeCl3 3 =CuCl =CuCl2 2 +2FeCl +2FeCl2 2先写出总反应：先写出总反应：即即 负极与电解质溶液反应负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：拆成离子方程式：Cu + 2FeCu + 2Fe3 3 = Cu= Cu2 2 + 2Fe+ 2Fe2 2根据化合价升降判断正负极根据化合价升降判断正负极三、电极方程式的书写三、电极方程式的书写1.简单原电池电极方程式的写法简单原电池电极方程式的写法自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究活页规范训练活页规范训练(2).确定电极材料确定电极材料若发生氧

13、化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极；若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极；若为气体若为气体(如如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如如Pt、碳棒、碳棒)做负极。做负极。发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。发生还原反应的电极材料必须比负极材料活泼性差。本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。本例中可用铜棒做负极，用铂丝或碳棒做正极。(3).确定电解质溶液确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3溶溶液做电解质溶液。液做电解质溶液。(4).构成闭

14、合回路。构成闭合回路。CuCCuCl2FeCl3装置图装置图离子方程式离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+课后练习：为获得较长时间的稳定电流课后练习：为获得较长时间的稳定电流,如如何将必修何将必修2中由中由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组成的组成的原电池（如左下图）进行简单改装？原电池（如左下图）进行简单改装？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZn Cu 练习：练习：1. 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。原电池，画出示意图，写出电极反应。负极负极：Fe 2e- =Fe2+ 正极：正极：Cu2+ +2e

15、- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4Cu+ 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。 电极反应式：电极反应式：负极：负极：Cu 2e- = Cu2+ 正极：正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag电解液：电解液： Cu(NO3)2 、AgNO3 2、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简易解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简易图。图。CuCCu(NO3)

16、 AgNO3根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：电池：Zn(s)+Fe2+(aq)=Zn2+(aq)+Fe(s) 装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；装置简图； 注明原电池的正极和负极；注明原电池的正极和负极； 注明外电路中电子的流向；注明外电路中电子的流向； 写出两个电极上的电极反应。写出两个电极上的电极反应。盐桥盐桥()(+)负极：负极：Zn-2e- =Zn2+正极：正极：Fe2+ + 2e- = Fe练习练习3：4.4.（0707海南）依据氧化还原反应：海南）依据氧化还原反应： 2Ag(aq)Cu

17、(s)Cu2+(aq)+2Ag(s) 设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。 电极电极X的材料是的材料是 ； 电解质溶液电解质溶液Y是是 ；银电极为电池的银电极为电池的 极，发生的电极反应极，发生的电极反应为为 ；X电极上发生的电极电极上发生的电极反应为反应为 ；外电路中的电子外电路中的电子是从是从 电极电极流向流向 电极。电极。CuAgNO3正正Ag+ + e- = AgCu - 2e- = Cu2+ CuAg5、把、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连

18、时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究活页规范训练活页规范训练6.在下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，在下图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立物质，其中可以成立的是的是()。MN

19、PA锌锌铜铜稀硫酸溶液稀硫酸溶液B铜铜铁铁稀盐酸稀盐酸C银银锌锌硝酸银溶液硝酸银溶液D锌锌铁铁硝酸铁溶液硝酸铁溶液C自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究活页规范训练活页规范训练解析解析本题通过电极变化来确定电极，本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即棒变细，即N极上极上发生氧化反应，发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除棒金属较活泼，排除A、D，由，由M棒变粗，可棒变粗，可知知B不正确。不正确。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究活页规范训练活页规范训练7.一个原电池反应的离子方程式是一个原电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的正确组成是该原电池的正确组成是()。ABCD正极正极ZnCuCuZn负极负极CuZnZnCu电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuSO4C8、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可观察到的现象是片刻后可观察到的现象是A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B. 保持平衡状态保持平衡状态C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜D9.（08广