《第一节　原电池》讲义

《第一节原电池》讲义原电池同学们好，今天咱们开始学习高中人教版选修4第四章电化学基础里的第一节——原电池。在开始正式学习之前呢，我先给大家讲个我自己的小经历。我有一次去乡下玩，看到一位老爷爷在摆弄他的老收音机。那收音机特别有年代感，我就好奇地凑过去看。老爷爷说这收音机有时候声音忽大忽小的，他怀疑是电池的问题。这就跟咱们今天要学的原电池有很大关系呢。那什么是原电池呢？咱们简单来说，原电池就是把化学能转化成电能的装置。就像咱们生活中的电池，能给各种小电器供电。一、原电池的构成条件1、有两个活泼性不同的电极这就好比两个人干活，一个力气大一个力气小。这两个电极就像这两个人，它们的活泼性不一样。比如说，锌和铜就是比较常见的一对。锌比较活泼，铜相对不那么活泼。咱们可以想象锌就像个急性子，特别容易失去电子，而铜呢，就比较淡定，不太容易失去电子。2、电极要插入电解质溶液中电解质溶液就像是个特殊的环境，电极要在这个环境里才能发挥作用。比如说，稀硫酸就可以是一种电解质溶液。就像鱼儿离不开水一样，电极离不开电解质溶液。3、形成闭合回路这就像咱们得把路打通一样。如果电路断开了，那电子就没法跑了，就不能形成电流了。就像老爷爷收音机里的电池，如果电池和收音机之间的连接断了，那收音机肯定就不响了。我给大家举个具体的例子来理解原电池的构成条件。咱们就拿锌-铜-稀硫酸原电池来说。锌片和铜片就是两个电极，锌片是负极，铜片是正极。锌片插到稀硫酸里，锌原子就会失去电子变成锌离子进入溶液，这个过程可以写成：Zn-2e⁻=Zn²⁺。电子就会从锌片通过导线跑到铜片上。而溶液中的氢离子呢，就会在铜片表面得到电子变成氢气冒出来，这个反应可以写成：2H⁺+2e⁻=H₂↑。这样就形成了一个完整的电流回路，化学能就转化成电能了。二、原电池的工作原理1、负极负极是比较活泼的电极，就像咱们前面说的锌片。在负极发生的是氧化反应。什么是氧化反应呢？就是物质失去电子的反应。就像锌原子失去电子变成锌离子，它把自己的电子给“送”出去了，自己就发生了变化。2、正极正极是相对不活泼的电极，像铜片。在正极发生的是还原反应。还原反应呢，就是得到电子的反应。氢离子在正极得到电子变成氢气，这就是还原反应。咱们再来看这个过程中的电子流向。电子是从负极流向正极的。就像一群小蚂蚁搬家，从负极这个“老家”搬到正极这个“新家”。而电流的方向呢，和电子流向是相反的，是从正极流向负极。这就像我们走路，你朝着一个方向走，那反方向就会有别的东西过来。3、离子的移动方向在原电池里，离子也不是老老实实地待在原地的。在溶液里，阳离子会向正极移动，阴离子会向负极移动。这就好比男生喜欢往女生多的地方凑，女生喜欢往男生多的地方凑（这只是个简单的比喻哈）。比如说在锌-铜-稀硫酸原电池里，氢离子（阳离子）会向铜片（正极）移动，而硫酸根离子（阴离子）会向锌片（负极）移动。三、原电池的正负极判断1、根据电极材料的活泼性判断这个咱们前面也提到过一点。一般来说，比较活泼的金属是负极，相对不活泼的金属或者能导电的非金属是正极。比如说，在镁-铝-稀硫酸原电池中，镁比铝活泼，所以镁是负极，铝是正极。2、根据电极反应类型判断发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极。就像前面说的锌-铜-稀硫酸原电池，锌失去电子发生氧化反应，所以锌是负极；氢离子在铜片上得到电子发生还原反应，所以铜是正极。3、根据电子流向或电流流向判断电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极；电流流入的一极是负极，电流流出的一极是正极。这就像看水的流向一样，水从哪里流出来，哪里就是源头（负极），水流入的地方就是终点（正极）。四、原电池原理的应用1、制作化学电源咱们生活中用的各种各样的电池，很多都是根据原电池的原理制作的。比如说干电池，就是一种常见的化学电源。干电池的外壳是锌筒，它就是负极，中间的碳棒是正极。里面的电解质是氯化铵等物质。当电池工作的时候，锌失去电子，在正极碳棒附近，二氧化锰等物质参与反应，就产生了电能。2、加快化学反应速率原电池还能加快化学反应速率呢。比如说，在实验室里，如果我们要制取氢气，可以用锌和稀硫酸反应。如果我们把锌和一块铜连接起来，放到稀硫酸里，就会发现氢气产生的速度比单独用锌和稀硫酸反应要快。这是为什么呢？因为形成了原电池，电子的转移变得更加容易了，反应就更快了。3、比较金属活动性强弱我们可以根据原电池的正负极来比较金属的活动性强弱。如果在一个原电池里，A金属是负极，B金属是正极，那就说明A金属比B金属活泼。就像我们前面说的镁-铝-稀硫酸原电池，因为镁是负极，铝是正极，所以我们就知道镁比铝活泼。我再给大家讲个我看到的有趣现象。有一次我在学校实验室，有两个同学在做关于原电池的实验。他们在做不同金属和酸反应的实验时，一个同学用的是纯锌和稀硫酸反应，另一个同学用的是锌和铜连接起来再和稀硫酸反应。结果用锌和铜连接起来的同学，很快就看到有大量气泡产生，而纯锌和稀硫酸反应的同学，气泡产生得比较慢。这就是原电池加快化学反应速率的一个很好的体现。同学们，原电池的知识虽然看起来有点复杂，但只要我们把每个知识点都理解透彻，就会发现很有趣。咱们再回顾一下重点哈。重点：1、原电池的构成条件，这是基础中的基础。一定要记住是两个活泼性不同的电极、电极要插入电解质溶液中、形成闭合回路这三个条件。2、原电池的工作原理，特别是正负极发生的反应类型，负极是氧化反应，正极是还原反应，还有电子和离子的移动方向。3、正负极的判断方法，根据电极材料活泼性、电极反应类型、电子或电流流向来判断。难点：1、离子在溶液中的移动方向可能会让一些同学感到困惑。大家要记住阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2、在一些复杂的原电