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1、化学(选择性必修1)第四章 化学反应与电能第一节第一节 原电池原电池第第1课时课时 原电池的工作原理原电池的工作原理 知识回顾知识回顾 以锌-铜-CuSO4原电池为例，回顾：CuSO4溶液溶液1.什么是原电池？2.原电池的构成要素有哪些？将将化学能化学能直接转化为直接转化为电能电能的装置的装置两极：一般为两种活泼性两极：一般为两种活泼性不同不同的金属的金属 （或一种金属与（或一种金属与非金属导体，非金属导体，石墨）石墨）一液：一液：电解质溶液，或熔融电解质电解质溶液，或熔融电解质 （酒精、蔗糖、（酒精、蔗糖、CClCCl4 4不是电解质）不是电解质）一回路：用一回路：用导线导线相连（或相连（或
2、直接接触直接接触）一反应：一反应：自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应原电池原理示意图原电池原理示意图电子不下水，离子不上岸CuZn-Zn2+Cu2+Cu2+阳离子阴离子SO42-eI外电路：电子迁移内电路：离子迁移 知识回顾知识回顾 负极:氧化反应氧化反应正极:还原反应还原反应Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cu负极 正极 知识回顾知识回顾 电极材料电极材料电极反应电极反应电子流向电子流向电极现象电极现象离子移向离子移向判判断断为为负负极极判判断断为为正正极极不活泼金属不活泼金属或非金属或非金属活活 泼泼 金金 属属氧氧 化化 反反 应应还还 原原 反反 应应电电 子子 流流 出出电电
3、 子子 流流 入入不不 断断 溶溶 解解质质 量量 减减 小小质质 量量 增增 大大有气体放出有气体放出阴离子移向阴离子移向阳离子移向阳离子移向原电池正负极的判断原电池正负极的判断 知识回顾知识回顾 1.1.下列能形成原电池的下列能形成原电池的装置是（装置是（）ZnZnH2SO4 AAZnCu酒精 BAZnCuZnSO4 CAZnCuH2SO4 DAD任务一：任务一：再探究单液再探究单液原电池原电池 【实验活动一】【实验活动一】将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有 CuSOCuSO4 4溶液的烧杯中。观察溶液的烧杯中。观察
4、实验现象实验现象并记录。并记录。实际实验现象预测实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+铜片Cu2+2e-=Cu电流表锌片腐蚀，不断溶解铜片上有红色物质析出电流表指针发生偏转任务一：任务一：再探究单液再探究单液原电池原电池 观察实验现象，分析可能原因：任务一：任务一：再探究单液再探究单液原电池原电池 【实验活动一】【实验活动一】将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有 CuSOCuSO4 4溶液的烧杯中。观察溶液的烧杯中。观察实验现象实验现象并记录。并记录。实际实验现象实际实验现象预测实验现象预测实验现象锌片锌片Zn-2e-=Zn2
5、+锌片不断溶解锌片不断溶解铜片铜片Cu2+2e-=Cu铜片上有红色物质析出铜片上有红色物质析出电流表电流表电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转锌片被红色物质覆盖锌片被红色物质覆盖铜片上有红色物质析出铜片上有红色物质析出电流表读数不断电流表读数不断减小减小任务一：任务一：再探究单液再探究单液原电池原电池 【思考与讨论【思考与讨论1 1】分析产生上所述现象的原因分析产生上所述现象的原因 1.1.锌片上有红色物质析出：锌片上有红色物质析出：2.2.电流表读数不断减小：电流表读数不断减小：【解决问题的关键】【解决问题的关键】还原剂还原剂ZnZn与氧化剂与氧化剂CuSOCuSO4 4不直接接触不直接接触
6、【原因分析原因分析】如何改进？如何改进？锌锌与与CuSOCuSO4 4溶液溶液直接接触直接接触发生反应生成铜。发生反应生成铜。因为因为铜在锌表面析出铜在锌表面析出后，与后，与CuSOCuSO4 4溶液一起形成溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。任务二：原电池装置的改进任务二：原电池装置的改进ZnSO4Zn CuCuSO4AZnSO4Zn CuCuSO4A1.1.有无电流产生有无电流产生？2.2.为什么没有电流？该如何解决？为什么没有电流？该如何解决？思考盐桥一种凝胶态一种凝胶态的离子导体的离
7、子导体实验结论：实验结论：锌片锌片（还原剂）（还原剂）在与在与Cu2+（氧化剂）（氧化剂）没有直接接触没有直接接触的的情况下也能构成原电池，但是需情况下也能构成原电池，但是需要合适的要合适的“桥梁桥梁”连接两种电解连接两种电解质溶液。质溶液。盐桥：盐桥：通常是将浸泡了通常是将浸泡了饱和饱和KCl溶液溶液的的琼胶装在琼胶装在U型管中型管中。特点：特点：1.盐桥中的盐桥中的K+、Cl-可以自由移动可以自由移动2.琼胶起到固定作用琼胶起到固定作用，防止，防止KCl溶液直接流出来。溶液直接流出来。3.离子只出不进离子只出不进。任务二：原电池装置的改进任务二：原电池装置的改进双液原电池双液原电池对比下图
8、，分析得出双液电池的优缺点，并思考如何改进。任务二：原电池装置的改进任务二：原电池装置的改进双液原电池双液原电池优点：电流稳定不足：电流小任务二：原电池装置的改进任务二：原电池装置的改进双液原电池双液原电池1、阳离子交换膜：、阳离子交换膜：只允许阳离子通过只允许阳离子通过3、质、质 子子 交交 换换 膜：膜：只允许只允许H+通过通过2、阴离子交换膜：、阴离子交换膜：只允许阴离子通过只允许阴离子通过改进改进?增大电流呢？增大电流呢？缩短盐桥的缩短盐桥的长度，增大长度，增大盐桥的横截盐桥的横截面积面积能否用一张薄能否用一张薄薄的隔膜代替薄的隔膜代替盐桥呢？盐桥呢？思考：思考：双液原电池电流弱的原因
9、？双液原电池电流弱的原因？1.离子运动的距离长离子运动的距离长2.离子运动的通道窄离子运动的通道窄3.离子离子容量小容量小任务二：原电池装置的改进任务二：原电池装置的改进双液原电池双液原电池离子交换膜离子交换膜任务三：原电池装置的任务三：原电池装置的设计设计 请利用请利用CuCu2Fe2Fe3 3CuCu2 22Fe2Fe2 2，设计一个原电池，设计一个原电池盐盐桥桥Cu C CuCl2溶液溶液 FeCl3溶液溶液 G 分析半反应分析半反应CuCu -2 2e e-CuCu2 22Fe2Fe3 3 +2 2e e-2Fe2Fe2 2确定电极材料确定电极材料电源负极电源负极(CuCu)电源正极电
10、源正极(C C/Ag)/Ag)组成原电池组成原电池形成闭合回路形成闭合回路FeFeClCl3 3溶液溶液比负极金属活泼性比负极金属活泼性弱的金属或石墨弱的金属或石墨含氧化剂离子的溶液含氧化剂离子的溶液AFeCl3溶液溶液CuCuC C加快加快氧化还原氧化还原反应的速率反应的速率防止防止金属的金属的腐蚀腐蚀判断金属的判断金属的活动性强弱活动性强弱 设计简单的设计简单的原原电池电池装置装置 任务四：任务四：原电池原理的应用原电池原理的应用锌与稀硫酸反应时锌与稀硫酸反应时加少量加少量CuSO4溶液溶液 小结小结 原电池工作原理原电池工作原理缺点：电流不稳定优点：电流稳定缺点：电流小优点：电流大且稳定单液电池双液电池隔膜型电池 小结小结 原电池工作原理原电池工作原理自发的氧化还原反应闭合回路原电池化学能电能离子导体电极材料电极反应电子导体还原反应氧化反应 小结小结 原电池工作原理原电池工作原理