第一節(jié) 原 電 池

1、第四章第四章 電化學基礎電化學基礎復習回顧復習回顧1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應的本質是原電池反應的本質是_反應。反應。將化學能轉化為電能將化學能轉化為電能氧化還原氧化還原2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1）當電解質溶液為?。┊旊娊赓|溶液為稀H2SO4時：時：Zn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負負”）極，）極，其電極反應為其電極反應為_，該反應，該反應是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反，下同）反應；應；Cu電極是電極是_極，其電極反應為極，其電極反應為_,該反應是該反應是_反應。反應。（2）當電解質溶液為）當電解質溶液為C

2、uSOCuSO4 4溶液時：溶液時： Zn電極電極是是_極，其電極反應為極，其電極反應為_，該反應是該反應是_反應；反應；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應為其電極反應為_,該反應該反應_反應反應.負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原氧化反應氧化反應Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質電解質溶液溶液失失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應還原反應2H+2e- =H2陰離子陰離子陽離子陽離子總反應：總反應：負極負極正極正極 2H+2

3、e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學方程式）（化學方程式）電極反應電極反應正極：正極：負極：負極：（氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）陽離子陽離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路1.電路：電路：外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路電子流向：負極流向正極電子流向：負極流向正極電流方向：正極流向負極電流方向：正極流向負極陰離子流向負極陰離子流向負極陽離子流向正極陽離子流向正極2.電極：電極：正極：電子流入的一極正極：電子流入的一極負極：電子流出的一極負極：電子流出的一極3.電極反應式：電極反應式：正極：正極： 2H

4、+ 2e- H2負極：負極： Zn2e- Zn2+4.總反應式：總反應式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2？提出問題：提出問題： 上圖是我們在必修上圖是我們在必修2中學習過的將鋅片和銅片置于稀硫中學習過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么這是什么原因造成的呢？原因造成的呢？一、對鋅銅原電一、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究學生討論：學生討論：造成的主要原因造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣

5、：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。阻，使電流不能暢通。那么能否設法阻止溶液中的那么能否設法阻止溶液中的H+或或Cu2+在負極（鋅）表面在負極（鋅）表面還原？還原？實驗三（書實驗三（書71頁實驗頁實驗4-1）實驗探索實驗探索實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：分析分析：改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？：改進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？鹽橋在此的作用是什么？鹽橋鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1） 使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸使整個裝置構成通路，

6、代替兩溶液直接接觸。（2 2）平衡電荷。）平衡電荷。鹽橋制法：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U形管中形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的將冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的飽和溶液中即可。的飽和溶液中即可。2)將將KCl或或NH4NO3的飽和溶液裝入的飽和溶液裝入U形管，用棉花堵住管口即可。形管，用棉花堵住管口即可。請同學們請同學們思考思考：上述原電池裝置是將什么反應的上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池和

7、正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。的總反應方程式。ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應）氧化反應） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）（還原反應）電池反應（電池反應（總化學方程式總化學方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極還原態(tài)還原態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)+ne+ne- - 半反應（電極反應）涉及同一元素的氧化價半反應（電極反應）涉及同一元素的氧化價態(tài)和還原價態(tài)：態(tài)和還原價態(tài)：

8、 原電池是由兩個半電池組成的；半電池中的原電池是由兩個半電池組成的；半電池中的反應就是半反應反應就是半反應, ,即電極反應。所以半電池又叫電即電極反應。所以半電池又叫電極（不是電極導體）。極（不是電極導體）。12小結：小結：（1）把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以）把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。適當方式連接，可以獲得電流。l原電池的表示方法：原電池的表示方法：(-)Zn|Zn(-)Zn|Zn2+ 2+ (C(C1 1) ) CuCu2+ 2+ (C(C2 2)|Cu(+)|Cu(+)“|”“|”表示液表示液- -固相有一界面；固相有一界面；“

9、”表示鹽橋。表示鹽橋。在有氣體參加的電池中還要表明氣體在有氣體參加的電池中還要表明氣體的壓力，溶液要表明濃度。的壓力，溶液要表明濃度。3（2）形成原電池的條件）形成原電池的條件（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：活潑性不同的兩個電極活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬負極：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（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成條件二：電極需插進電解質溶液中；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（不可以）（不可以）可以可以（2 2

10、）組成原電池的條件組成原電池的條件有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質或金有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬單質或金屬氧化物）作電極。屬氧化物）作電極。 電極材料均插入電解質溶液中。電極材料均插入電解質溶液中。 兩極相連形成閉合電路。兩極相連形成閉合電路。內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還原反應。內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還原反應。（3）原電池的正負極的判斷方法）原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動方向（根據(jù)電子流動方向）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極負極正極正極 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 質量增加的電極質量

11、增加的電極工作后工作后 質量減少的電極質量減少的電極負極負極正極正極正極正極負極負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生還原反應的極發(fā)生還原反應的極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應發(fā)生的反應根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負極負極正極正極1. 1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.Cu

12、A.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的電解質溶液的 pH( )pH( )A.A.不變不變 B B先變大后變小先變大后變小 C C逐漸變大逐漸變大 D.D.逐漸變小逐漸變小C典型例題：典型例題：3、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是 ( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不

13、定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜5.利用原電池原理設計新型化學電池；利用原電池原理設計新型化學電池；2.改變化學反應速率，如實驗室用粗鋅與硫酸改變化學反應速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應制取氫氣；反應制取氫氣；1.進行金屬活動性強弱比較；進行金屬活動性強弱比較；3.電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。二、原電池的主要應用：二、原電池的主要應用：4.解釋某些化學現(xiàn)象解釋某些化學現(xiàn)象(1

14、)比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。例例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應中，甲比乙失去的電子多還原反應中，甲比乙失去的電子多；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）原電池原理應用：原電池原理應用：(2)比較反應速率比較反應速率例例2 ： 下列制氫氣的反應速率最快的是下列制氫氣的反應

15、速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應中加入幾滴硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原電池原理應用：原電池原理應用：(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應用：原電池原理應用：例例4：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速片，放置一段時間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的

16、順序是的順序是(4)(2)(1)(3)(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例5： 在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體，則流過導線的電子為升氣體，則流過導線的電子為 mol,溶溶液的液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽略不計）？（溶液體積變化忽略不計）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)1.75 10 1(mol/L )pH -lg1.75 1011 lg1.75 答：答：0.015根據(jù)電極反應：根據(jù)

17、電極反應：正極：正極：負極：負極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015原電池原理應用：原電池原理應用：(5)原電池原理的綜合應用原電池原理的綜合應用例例6：市場上出售的：市場上出售的“熱敷袋熱敷袋”的主要成分為鐵屑、的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋熱敷袋”啟啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量。使用完后，會發(fā)現(xiàn)有

18、大量鐵銹存在?，F(xiàn)有大量鐵銹存在。1)“熱敷袋熱敷袋”是利用是利用 放出熱量。放出熱量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化鈉的主要作用是加入氯化鈉的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。鐵被氧化鐵被氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構成原電池，加速鐵屑的氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構成原電池，加速鐵屑的氧化氯化鈉溶于水、形成電解質溶液氯化鈉溶于水、形成電解質溶液使用使用“熱敷袋熱敷袋”時受熱均勻時受熱均勻原電池原理應用：原電池原理應用：五、設計原電池的思路：五、設計原電池的思路：l還原劑和氧化產(chǎn)物為負極的半電池l氧化劑和還原產(chǎn)物為正極的半電池l根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質溶液l

19、外電路用導線連通，可以接用電器l內(nèi)電路是將電極浸入電解質溶液中，并通過鹽橋溝通內(nèi)電路l畫出裝置示意圖練習練習1、根據(jù)下式所表示的氧化還原反應設計、根據(jù)下式所表示的氧化還原反應設計一個原電池：一個原電池： Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)l裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池的裝置簡圖；l注明原電池的正極和負極；l注明外電路中電子的流向；l寫出兩個電極上的電極反應。 練習練習2： 利用利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+設計一設計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應。個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應。正極：正極：2Fe32e- =2Fe2+ 負極：負極：Cu-2e- =Cu2+CuCCuSO4FeCl3圖圖B 拓展練習拓展練習1、以下兩個裝置放電能力哪個強些？為什么？、以下兩個裝置放電能力哪個強些？為什么？拓展練習拓展練習2、（1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 兩極反應式為：正極兩極反應式為：正極 ；負極負極 。 該裝置將該裝置將 能轉化為能轉化為 能。能。（2）若燒杯