第一節(jié)原電池原理

1、第一節(jié)原電池原理復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為?。┊?dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4Zn電電極是極是_（填（填“正正”或或“負(fù)負(fù)”）極，）極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_，該，該反應(yīng)是反應(yīng)是_（填（填“氧化氧化”或或“還還原原”，下同）反應(yīng)；，下同）反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_, 該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)。反應(yīng)。負(fù)負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+

2、+2e- =H2還原還原（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時(shí)：溶液時(shí)： Zn電電極是極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)該反應(yīng)_反應(yīng)反應(yīng).負(fù)負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原硫酸銅溶液硫酸銅溶液（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等復(fù)習(xí)回顧

3、復(fù)習(xí)回顧:3。判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？。判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（2 2）組成原電池的條件組成原電池的條件 （1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一一 種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。作電極。 （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還 原反應(yīng)。原反應(yīng)

4、。一、對(duì)鋅銅原電一、對(duì)鋅銅原電 池工作原理的進(jìn)一步探究池工作原理的進(jìn)一步探究上面的上面的7號(hào)裝置，怎樣才號(hào)裝置，怎樣才能形成原電池呢？能形成原電池呢？一、對(duì)鋅銅原電一、對(duì)鋅銅原電 池工作原理的進(jìn)一步探究池工作原理的進(jìn)一步探究？提出問題：？提出問題： 上圖是原電池，如果用它上圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長電流就很快減且時(shí)間稍長電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒有是什么原因造成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？什么改進(jìn)措施？硫酸銅溶液硫酸銅溶液造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直造成的主要原因：由于鋅片與硫

5、酸銅溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時(shí)間后，難以避免溶液接接觸，在反應(yīng)一段時(shí)間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表量的銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在負(fù)極鋅面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在負(fù)極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不在構(gòu)成原當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不在構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖（書為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖（書P71圖圖

6、4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？的工作原理嗎？改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？生電流？鹽橋在此的作用是什么？參考教材參考教材72頁頁得出結(jié)論得出結(jié)論鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。接觸。（2）平衡電荷。）平衡電荷。在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。流通路是靠離子遷移完成的。ZnZn失去電失去電子形成的子形成的ZnZn2+2+進(jìn)入進(jìn)入ZnSOZ

7、nSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液溶液因因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時(shí)，增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSOCuSO4 4則則由于由于CuCu2+2+ 變?yōu)樽優(yōu)镃u Cu ，使得，使得 SOSO4 42-2-相對(duì)較多相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。造成電流中斷。 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中）的存在，其中陰離子陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴(kuò)散和遷移，陽溶液擴(kuò)散和遷移，陽離子離子K K+ +則向則向CuSOCu

8、SO4 4溶液擴(kuò)散和遷移，分溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別寫出

9、其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該寫出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。電池的總反應(yīng)方程式。負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式總化學(xué)方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號(hào)電池符號(hào)： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極負(fù)極 鹽橋鹽橋 正極正極二、由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理二、由兩個(gè)半電池組成原電池的工作原理（1）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)）把氧化反應(yīng)和還原反

10、應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。 在這類電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，在這類電池中，用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。為正極，正極從外電路得到電子。 在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。過陰陽離子的定向運(yùn)動(dòng)而形成內(nèi)電路。（2）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇（電池的電極必須導(dǎo)電）（電池的電極必須導(dǎo)電）電解質(zhì)溶液一般要能夠與

11、負(fù)極發(fā)生反電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離與電極材料具有相同的陽離子。子?；顫娦圆煌顫娦圆煌?的兩種金屬。如鋅銅原電池，的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極鋅作負(fù)極，銅作正極金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極石墨棒作正極金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負(fù)極，PbO2作正極作正極惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極惰性電極。如氫

12、氧燃料電池中，兩根電極均可用均可用Pt請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng)請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案設(shè)計(jì)成原電池。你有哪些可行方案?負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。什么？試畫出原電池的裝置簡圖。練習(xí)：鋅銅原電池產(chǎn)生電流時(shí)，陽離練習(xí)：鋅銅原電池產(chǎn)生電流時(shí)

13、，陽離子（子（ ）A 移向移向Zn 極，陰離子移向極，陰離子移向Cu 極極B 移向移向Cu 極，陰離子移向極，陰離子移向Zn 極極C 和陰離子都移向和陰離子都移向Zn極極D 和陰離子都移向和陰離子都移向Cu 極極B下列裝置中電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的下列裝置中電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（是（ ）C（3）原電池的正負(fù)極的判斷方法）原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)（根據(jù)電子流動(dòng)方向方向）電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負(fù)極負(fù)極正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料負(fù)極負(fù)極正極正極宏觀判斷：宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根

14、據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極1.把把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連相連時(shí)，時(shí)，a為負(fù)極；為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d到到c；a、c相連時(shí)，相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B2、如圖所示，在