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1、第四章第一节原电池课件本讲稿第一页，共二十三页复习回顾复习回顾1、原电池是、原电池是_的装置。的装置。原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应 2、如右图所示，组成的原电池：、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时：Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反应；，下同）反应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。（2）当电解质溶
2、液为）当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时：Zn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,该反应是该反应是_反应反应.负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正2H+2e-=H2还原还原负负Zn 2e -=Zn 2+氧化氧化正正Cu2+2e -=Cu还原还原本讲稿第二页，共二十三页3 3、原电池的工作原理、原电池的工作原理氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）负极负极（还原性）（还原性）还原反应还原反应氧化反应氧化反应正极正极（氧化性）（氧化性
3、）失失e 得得e电子电子e电流电流结论结论把氧化反应和还原反应分开在不同的把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流以获得电流本讲稿第三页，共二十三页（1）有两种活动性不同的金属）有两种活动性不同的金属(或一或一 种种是非金属单质或金属氧化物是非金属单质或金属氧化物)作电极。作电极。（2）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。（3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。原反应。4 4、组成原电池的条件、组成原电池的条件本讲
4、稿第四页，共二十三页5、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（根据电子 流动方向）流动方向）电子流出的电极电子流出的电极电子流入的电极电子流入的电极负极负极正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料负极负极正极正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根据原电池电极 发生的反应发生的反应负极负极正极正极发生氧化反应的发生氧化反应的电电极极发生还原反应的发生还原反应的电电极极本讲稿第五页，共二十三页根据电解质溶液内离子移动方向根据电解质溶液内离子移动方向 阳离子阳离子 正极正极原电池内原电池内 阴离子阴
5、离子 负极负极根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极本讲稿第六页，共二十三页一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究提出问题：提出问题：左图是原电池，如果用左图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实快减弱，因此不适合实际应用际应用。这是什么原因造这是什么原因造成的呢？有没有成的呢？有没有什么改进
6、措施？什么改进措施？本讲稿第七页，共二十三页造成的主要原因：造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。电流产生。改进措施？改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离将锌片与硫酸铜溶液隔离本讲稿第八页，共二十三页硫酸锌溶液硫酸锌溶液硫酸铜溶液硫酸铜溶液上述装置构成原电池了吗？为什
7、么？上述装置构成原电池了吗？为什么？怎样才能构成原电池呢？怎样才能构成原电池呢？本讲稿第九页，共二十三页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，你能解释它的工作）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？原理吗？盐桥中通常装有含琼胶的盐桥中通常装有含琼胶的KClKCl饱和溶液饱和溶液此装置优点：能稳定长时间此装置优点：能稳定长时间放电放电本讲稿第十页，共二十三页 盐桥在此的作用是什么？盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？什么能够持续、稳定的产生电流？(阅读教材阅读教材72页页)得出结
8、论得出结论盐桥的作用：盐桥的作用：（1 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。本讲稿第十一页，共二十三页 在整个装置的电流回路中，溶液中的电在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是流通路是靠离子迁移完成靠离子迁移完成的。的。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+增多而带正电荷。同时增多而带正电荷。同时CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+2+变为变为Cu Cu，使得，使得 SOSO4 42-2-相对较多而
9、带负电荷。相对较多而带负电荷。若无盐桥，溶液不保持电中性，上述两种因若无盐桥，溶液不保持电中性，上述两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。中断。本讲稿第十二页，共二十三页 由于盐桥（如由于盐桥（如KClKCl）的存在，其中阴）的存在，其中阴离子离子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溶液扩散和迁移，分别中和溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全放电作用不间断地进行，一直到锌片全
10、部溶解或部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+几乎完全沉几乎完全沉淀下来。淀下来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产溶液反应产生沉淀，可用生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。本讲稿第十三页，共二十三页二、原电池的设计二、原电池的设计 具体方法具体方法：（1）将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。）将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。（2）根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。）根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。电极材料的选择：电极材料的选择：用还原性较强的物质作为负极，用氧化性较强的物质作为正极，
11、且用还原性较强的物质作为负极，用氧化性较强的物质作为正极，且电池的电极必须导电，电池的负极一般要能与电解质溶液发生反应。电池的电极必须导电，电池的负极一般要能与电解质溶液发生反应。电解质溶液的选择：电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能与负极发生反应。电解质溶液一般要能与负极发生反应。若是两个半反应分别在两若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相相同的阳离子同的阳离子。本讲稿第十四页，共二十三页负极：负极：Cu Cu 2e-=Cu2+正极：正极：比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 2Fe
12、3+2e-=2Fe2+电解质溶液：电解质溶液：Fe2(SO4)3、FeCl3等等 若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。是什么？试画出原电池的装置简图。例如：例如：利用利用Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+，设计一个，设计一个原电池。有哪些方案？原电池。有哪些方案？本讲稿第十五页，共二十三页CuCCuCl2FeCl3装置图装置图离子方程式离子方程式Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+本讲稿第十六页，共二十三页三、原电池的主要应用：1.1.加快化学反应速率；加快化学反应速率；如实验室用粗锌与硫酸如实验室用粗锌
13、与硫酸反应制取氢气。反应制取氢气。2.2.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；两金属做电极时，一般作负极的金属比作正两金属做电极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。极的金属活泼。3.3.利用原电池原理设计制造新型化学电池；利用原电池原理设计制造新型化学电池；4.4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。而受到保护。如在铁器表面镀锌。如在铁器表面镀锌。本讲稿第十七页，共二十三页课堂练习课堂练习1、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（、下列装置中电流表指针会发生偏转的是（）3本讲稿第十八页，共二十三页例：例：下列各情况，在其中下列各
14、情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(2)(1)(3)本讲稿第十九页，共二十三页2、锌铜原电池产生电流时，阳离子（、锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A 移向移向Zn 极，阴离子移向极，阴离子移向Cu 极极B 移向移向Cu 极，阴离子移向极，阴离子移向Zn 极极C 和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极D 和阴离子都移向和阴离子都移向Cu 极极B本讲稿第二十页，共二十三页3、把、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若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相连时，电流由相连时，电流由d到
15、到c；a、c相相连时，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，则四种金属的活动性顺序上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为由强到弱的为()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a B本讲稿第二十一页，共二十三页4、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
16、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D本讲稿第二十二页，共二十三页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。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 5、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电解、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；并画出原电池简意图。质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意图。CuCCu(NO3)AgNO3本讲稿第二十三页，共二十三页