1-2-1-原電池的工作原理

§1-2-1原電池的工作原理實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象分析把銅片和鋅片分別插入稀硫酸溶液中把銅片和鋅片(隔開)同時(shí)插入稀硫酸溶液中用導(dǎo)線將上一實(shí)驗(yàn)中的銅片和鋅片上連接起來在上一實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)線中間接一電流計(jì)鋅片上產(chǎn)生氣泡，銅片上無明顯現(xiàn)象。根據(jù)金屬活動(dòng)性順序：鋅位于氫之前，能置換出氫；銅位于氫之后，不能置換出氫。鋅片溶解，在銅片上產(chǎn)生氣泡。銅片上產(chǎn)生的氣體是氫氣，說明氫離子在銅片端獲得電子。鋅片溶解，銅片上產(chǎn)生氣泡，同時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。說明有電子經(jīng)外電路從鋅片流向銅片，在電路上產(chǎn)生電流。必修2活動(dòng)與探究鋅片上產(chǎn)生氣泡，銅片上無明顯現(xiàn)象。把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置就叫原電池1.概念：一、原電池2.原電池的工作原理

以氧化還原反應(yīng)為依據(jù)，使氧化與還原反應(yīng)分別在設(shè)置的兩個(gè)極上進(jìn)行，從而在兩極間產(chǎn)生電流的裝置，即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電解質(zhì)溶液電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流。陰離子陽(yáng)離子總反應(yīng)：負(fù)極正極

2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽(yáng)離子（外電路）原電池的工作原理電子流向(外電路)：負(fù)極→外電路→正極(Zn)

(導(dǎo)線)(Cu)電流流向：正極(Cu)→外電路→負(fù)極(Zn)

↖內(nèi)電路↙負(fù)極正極（內(nèi)電路）②正負(fù)兩極上進(jìn)出電子總數(shù)相等，根據(jù)電子守恒原理可進(jìn)行許多有關(guān)電極反應(yīng)的計(jì)算。③原電池反應(yīng)跟直接反應(yīng)差別：反應(yīng)速率加快；一般只有一個(gè)電極直接參加反應(yīng)。①原電池的工作原理是將氧化還原反應(yīng)分在正(還原反應(yīng))、負(fù)(氧化反應(yīng))兩極進(jìn)行，負(fù)極上失去的電子流入正極，從而產(chǎn)生電流。明確以下幾點(diǎn)④利用原電池原理可制作各種電池，如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池……。選修4P13活動(dòng)與探究鋅粉溶解，有紅色物質(zhì)析出；Zn+Cu2+

＝Zn2++Cu反應(yīng)放熱化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能溫度計(jì)顯示液體的溫度迅速上升?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=

Zn2++Cu2e-Cu2++2e-=Cu鋅片逐漸溶解銅上有紅色物質(zhì)析出電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)Zn(s)+Cu2+(aq)=

Zn2+(aq)+Cu(s)ΔH=-216.8kJ?mol-1

現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2鹽橋的作用：在兩燒杯的溶液間形成一個(gè)通路，讓Cl-向負(fù)極移動(dòng)，K+向正極移動(dòng)，使兩燒杯中的溶液一直保持電中性，從而使整個(gè)裝置形成一個(gè)閉合回路，電子就能不斷地從Zn極流向Cu極。鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠制作成的凍膠。此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流。

利用鋅片、銅片、稀硫酸、四氯化碳、電流計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)象填寫表格：ABC電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況實(shí)驗(yàn)１ZnCuH2SO4實(shí)驗(yàn)２ZnZnH2SO4實(shí)驗(yàn)３CuCuH2SO4實(shí)驗(yàn)４ZnCu四氯化碳實(shí)驗(yàn)５CuCu四氯化碳實(shí)驗(yàn)６ZnZn四氯化碳電極B電極A溶液C偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)不偏轉(zhuǎn)思考：兩電極相同非電解質(zhì)3.構(gòu)成原電池的條件(1)有兩個(gè)相連的電極

電極必須是導(dǎo)體；前提條件：發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(3)兩電極、電解質(zhì)溶液間構(gòu)成閉合回路(電極間用導(dǎo)線連接或兩電極直接接觸)(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽）

電極相連的形式可以多種多樣的；

電極材料可以多種多樣：

兩種活潑性不同的金屬（電極參與反應(yīng)）。一種金屬與一種非金屬（如石墨）。也可以兩電極都是其它材料。4.原電池正負(fù)極的判斷正極負(fù)極電極反應(yīng)電極材料電子流向電流流向離子移動(dòng)反應(yīng)現(xiàn)象陽(yáng)離子移向正極不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘匐娮恿魅?/p>

電流流出

發(fā)生還原反應(yīng)

有固體析出或產(chǎn)生氣泡活潑金屬電子流出電流流入陰離子移向負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)電極材料溶解

判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱.②③④⑤⑥①√××√×√正極負(fù)極負(fù)極正極負(fù)極正極⑦負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧√×1)制作化學(xué)電池5.原電池的應(yīng)用：3)判斷金屬的活潑性強(qiáng)弱2)加快反應(yīng)速率

一旦形成原電池，其氧化還原反應(yīng)的速率比沒有形成原電池時(shí)要快得多—金屬的電化學(xué)腐蝕。

實(shí)驗(yàn)室制H2用純鋅好還是用含雜質(zhì)鋅好？鐵為什么在潮濕的空氣中更容易生銹？輪船在江河中行駛與在海水中行駛哪個(gè)更容易被腐蝕？4)金屬的電化腐蝕與防腐生活中可以用來做電池的材料：電極材料番茄、蘋果、土豆、檸檬、醋等電解質(zhì)溶液鋅片、鐵絲、銅絲、鉛筆芯等ZnCu練習(xí)：一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是

ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2CZ>Y>X>W想一想、比一比、練一練X、Y、Z、W四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中,用導(dǎo)線連接,可以組成原電池,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開________________二、原電池電極反應(yīng)的書寫找出兩極放電的物質(zhì)分析電極材料，判斷是電極本身還是溶液中的離子參與反應(yīng)。分析電極參與反應(yīng)生成的離子是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。選修4P14[活動(dòng)探究]

請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，根據(jù)離子反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。FeCCuSO4溶液或CuCl2溶液或Cu(NO3)2溶液FeC或Cu等Cu2++2e-=CuFe-2e-=Fe2+1.原電池結(jié)構(gòu)示意圖4.總反應(yīng)化學(xué)方程式：2.電極材料：負(fù)極

，正極

。電極反應(yīng)式：正極:

負(fù)極:3.電解溶液：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu試一試

現(xiàn)有Mg棒、Al棒、導(dǎo)線、燒杯、KOH溶液，據(jù)此請(qǐng)你設(shè)計(jì)原電池。該電池負(fù)極是

，正極是

。AlMg負(fù)極：正極：2Al－6e-＋8OH-

=2AlO2-＋4H2O6H2O+6e-=3H2↑＋6OH-總反應(yīng)式：2Al＋2KOH＋2H2O=2KAlO2＋3H2↑負(fù)極：Al+4OH--3e-=AlO2-

+2H2O正極：2H2O+2e-=H2+2OH-

總反應(yīng)：

2Al+2OH-

+2H2O=2AlO2-

+3H2↑

稀硫酸負(fù)極：Mg-2e-=Mg2++2H2O正極：2H++2e-

=H2↑總反應(yīng)：Mg+2H+

=Mg2+

+H2

↑NaOH溶液注意:不同的介質(zhì)條件下的不同的電極反應(yīng)負(fù)極：Cu-2e-=Cu

2+正極：2H++NO3-

+e-=NO2↑+H2O總反應(yīng)：Cu+4H+

+2NO3-=

2NO2↑+Cu

2++2H2O稀H2SO4負(fù)極：Al-3e-=Al3++2H2O正極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2Al+6H+=2Al3++3H2↑負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：Fe+2H+

=Fe2++H2

↑稀硫酸FeCuFeCuNaCl溶液負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：2H2O+O2

+4e-

=4OH-總反應(yīng)：

2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

3.負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在）；

2.將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；

4.溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它與H+結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH-；

1.找出氧化還原反應(yīng)中的還原劑、氧化劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。對(duì)于簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)：負(fù)極(氧化反應(yīng))還原劑-ne-→氧化產(chǎn)物正極(還原反應(yīng))氧化劑+ne-→還原產(chǎn)物能量轉(zhuǎn)化電極材料電極的確定電極反應(yīng)(工作原理)形成條件電流與電子的方向(外電路)

負(fù)極：Zn-2e－＝Zn2＋發(fā)生氧化