第四章电化学基础 第一节原电池

1、原电池,第四章 电化学基础,电化学：研究化学能与电能之间相互转 换的装置、过程和效率的科学。,过程及装置分按电化学反应,2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池),1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等),普通干电池,充电干电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机 专用电池,手机电池,复习回顾,1、原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为

2、 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,还原,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e - = Cu,还原,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,Zn2e- = Zn2+,负极,正极,2H+2e-=H2,总反应式:,Zn+2H+= Zn2+H2,负,正,氧化反应,还原反应,现象：,锌棒溶解，铜棒上有气泡,A,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,负极,正极,阳离子,阴离子,正

3、极,负极,SO42-,原电池工作原理,A,e-,氧化反应,Zn-2e- =Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e- =H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,电极反应,电极反应,判断下列装置哪些属于原电池,（3）,（4）,（5）,Zn Cu,（1）有两种活泼性不同的金属（或一种是 非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,1.内部条件：能自发进行氧化还原反应,2.外部条件：,组成原电池的条件,两极一液成回路，氧化还原是中心,理论上应看到只在铜片

4、上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？ 最终又会造成什么后果？怎样避免和克服呢？,想一想,【交流 研讨一】,让锌片与稀硫酸不直接接触,ZnSO4溶液,H2SO4溶液,？,如何改进原电池装置？,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。,实验探索,实验现象：,分析：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？,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,得出结论,2.盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触 改进后的原电池装置提高了能量转换率,1.工作原理,Z

5、nSO4溶液,CuSO4溶液,从而持续稳定的产生电流。,可使连接的两溶液保持电中性,原电池的设计,设计中需要关注的问题： 1、有一个自发进行的氧化还原反应 2、要有电极材料 3、电解质溶液 4、组成闭合回路 5、装置,练习： 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,负极：Fe 2e- =Fe2+,正极：Cu2+ +2e- =Cu,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,三、原电池考点小结,1、原电池原理的应用： 练1：根据原电池的原理，能否设计Fe3+的氧化性比Cu2+强？写出总反应, 画出装置图并注明正负极反应.,总反应：2Fe3+ + Cu = 2F

6、e2+ + Cu2+,负极,正极,Cu2e- = Cu2+,2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,设计盐桥原电池的思路：,还原剂和氧化产物为负极的半电池 氧化剂和还原产物为正极的半电池,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液 外电路用导线连通，可以接用电器 内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路,三、原电池考点小结,1、原电池原理的应用：,Cu,AgNO3溶液,2Ag+ 2e- = 2Ag,Cu- 2e- = Cu2+,Cu,Ag,正,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属

7、活动性强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池的主要应用：,5.解释某些化学现象,1.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。 若a、b相连时，a为负极； c、d相连时，电流由d到c； a、c相连时，c极产生大量气泡， b、d相连时，溶液中的阳离子向b极移动。 则四种金属的活泼性顺序为： 。,ac d b,a b,c d,a c,d b,1.（08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ） 在外电路中，电

8、流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e- =Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A B C D,C,2. (07年海南高考）依据氧化还原反应： 2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s) 设计的原电池如图所示，请回答下列问题：,（1）电极X的材是 ； 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。,Cu,AgNO3,正,X,Ag,二、原电池正负极判断原电池原理的应用,1.由组成原电池的电极材料判断

9、 一般 负极 的金属 正极 的金属或 导体，以及某些金属氧化物 可以理解成： 与电解质溶液反应,练习：Mg-Al-H2SO4中 是正极， 是负极 Mg-Al-NaOH中 是正极 是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断 电子由 流出，流入 ； 电流由 流出，流入 。,负极,正极,正极,负极,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断 负极 电子，发生 反应 正极 电子，发生 反应,失,得,氧化,还原,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流

10、动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子向 极移动（负极带正电荷） 阳离子向 极移动（正极带负电荷）,负,正,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断 负极 ； 正极 ；,牺牲、溶解,增重、气泡,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断,6.燃料电池中 燃料在 反应 氧化剂在 反应,负极,正极,小结,3. 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路;,把化学能直接转化为电能的装置。,1.有两块金属(或非金属)导体作电极; 2.电解质溶液,二.构成原电池的基本条件：,一.原电池：,4.有可自发进行的氧化还原反应。,三.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(如：活泼金属)作负极，向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作正极，从外电路得到电子。,2. 原电池在放电时，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，两极之间再通过盐桥及原电池内部溶液中的阴、阳离子定