1、1.原电池是将能转变为能的装置。 2.原电池原理(以铜锌原电池、硫酸铜溶液作电解质溶液为例)电极名称负极正极电极材料 电极反应式 电极质量变化 反应类型反应 反应 电子流向由 极沿导线流向 极电流方向从 极沿导线流向 极离子移向阳离子移向 极，阴离子移向 极锌片铜片Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e- =Cu减小增大氧化还原化学电负正正负正负自学检测自学检测（）Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+（+）Cu片：片：2H+2e- = H2 思考：铜片会有气泡产生吗？为什么？思考：铜片会有气泡产生吗？为什么？第第1 1课时课时 原电池的工作原理原电池的工作原理第四章第四章第一节第一节化学反应与
2、电能化学反应与电能学习目标学习目标1.通过原电池实验，认识通过原电池实验，认识电极反应、电极材料，离子导体，电子导电极反应、电极材料，离子导体，电子导体体是电池构成的四个基本要素。是电池构成的四个基本要素。2.通过分析铜锌原电池，建立原电池的系统分析思路，能根据电极通过分析铜锌原电池，建立原电池的系统分析思路，能根据电极反应，电流方向或离子的移动方向判断原电池的正极和负极。反应，电流方向或离子的移动方向判断原电池的正极和负极。“热敷贴”中氯化钠起到什么作用?炭粉的主要作用是什么?下列各装置能形成原电池的有哪些?总结原电池的构成条件。氯化钠溶于水形成电解质溶液。炭粉作原电池的正极材料,与铁、氯化
3、钠溶液构成原电池,从而加速铁的氧化。原电池构成的条件:有活性不同的两个电极;有电解质溶液;形成闭合回路;能自发进行的氧化还原反应。上述实验设计的电池因锌与CuSO4溶液直接接触能反应,时间稍长电流很快就减弱,效率比较低,不适合实际应用。若设计成双液原电池,避免了Cu2+在锌片上直接还原析出铜,以延长电池的放电时间,提高供电效率。(1)下图装置能构成原电池吗?若不能,怎样才能构成原电池?(2)盐桥有什么作用?(3)叙述实验现象,写出电极反应式及电池反应。(4)分析盐桥中离子的移动方向。盐桥的作用：盐桥的作用：构成闭合回路，形成原电池。构成闭合回路，形成原电池。盐桥中阴、阳离子定向迁移，电解质溶液
4、呈电中性。盐桥中阴、阳离子定向迁移，电解质溶液呈电中性。避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。因左边烧杯的溶液中因左边烧杯的溶液中c c(Zn(Zn2+2+)增大增大,右边烧杯的溶液中右边烧杯的溶液中c c(Cu(Cu2+2+)减小减小,为了使溶液为了使溶液保持电中性保持电中性,盐桥中的盐桥中的Cl- -移向负极区移向负极区(ZnSO(ZnSO4 4溶液溶液),K),K+ +移向正极区移向正极区(CuSO(CuSO4 4溶液溶液)。1.图4-1所示的铜锌原电池工作时，电子导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？2.
5、铜锌原电池可以看作由半个电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试分别写出两个电极上的反应及总反应的离子方程式。3.请结合图4-1绘制反应原电池工作原理的示意图，并与同学交流。示意图要求包括以下内容：（1）注明原电池的组成；（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。铜锌原电池工作时，电子由锌片沿导线移向铜片，阴离子（Cl-，SO42-)在电解质溶液中移向锌片，阳离子（K+,Cu2+）移向铜片e-K+Cl-正极正极负极负极1.盐桥中有电子流过吗?溶液中的离子能通过盐桥吗?溶液中的SO42-浓度如何变化?2.原电池的负极失去电子的总数与正极得
6、到电子的总数有什么关系?3.试判断图中原电池装置的正、负极。你认为判断原电池正、负极时需要注意什么?甲池甲池:Mg作负极作负极,Al作正极作正极;乙池乙池:Al作负作负极极,Mg作正极。需要注意作正极。需要注意:在原电池中在原电池中,失电失电子子(电子流出电子流出)发生氧化反应的一极为负极发生氧化反应的一极为负极,得电子得电子(电子流入电子流入)发生还原反应的一极为正发生还原反应的一极为正极。在判断原电池正、负极时极。在判断原电池正、负极时,不能只考虑不能只考虑金属活动性的相对强弱金属活动性的相对强弱,还要考虑其能否与还要考虑其能否与电解质溶液发生氧化还原反应。电解质溶液发生氧化还原反应。没有
7、没有;不能不能;不变。不变。相等。相等。试写出“热敷贴”中正、负极的电极反应式。并归纳原电池的电极反应式的书写思路。负极负极:Fe-2e:Fe-2e- -=Fe=Fe2+2+;正极正极:O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -。书写思路书写思路:1.先判断原电池的正、负极先判断原电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂即找出氧化剂和还原剂;2.再结合电解质溶液的酸碱性确定还原产物和氧化产物再结合电解质溶液的酸碱性确定还原产物和氧化产物;3.根据情况补充根据情况补充H+、OH-、H2O。3.然后根据电荷守恒、原子守恒等书写并配平电极反应式。然后根据电荷守恒、原子守恒等书
8、写并配平电极反应式。从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：1外电路负极(_较强的物质) e 正极(_较强的物质)。2内电路将两电极浸入_中，阴、阳离子作_。还原性还原性氧化性氧化性电解质溶液电解质溶液定向运动定向运动3闭合回路负负正正原电池原理的应用原电池原理的应用(1)(1)增大氧化还原反应速率。增大氧化还原反应速率。如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。(2)(2)比较金属的活动性强弱。比较金属的活动性强弱。原电池中，负极一般为活
9、动性较强的金属，正极一般为活动性较弱的金属。（3）设计原电池设计原电池例如例如, ,以以2FeCl2FeCl3 3+Cu=2FeCl+Cu=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2为依据为依据, ,设计一个原电池。设计一个原电池。将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应, ,分别作原电池的负分别作原电池的负极和正极的电极反应极和正极的电极反应。本例的电极反应为。本例的电极反应为 负极负极:Cu-2e:Cu-2e- -=Cu=Cu2+2+, , 正极正极:2Fe:2Fe3+3+2e+2e- -=2Fe=2Fe2+2+。确定电极材料确定电极材料
10、。如发生氧化反应的物质为金属单质如发生氧化反应的物质为金属单质, ,可用该金属直接作负极可用该金属直接作负极; ;如为气体如为气体( (如如H H2 2) )或溶液中的还原性离子或溶液中的还原性离子, ,可用惰性电极可用惰性电极( (如如PtPt、石墨石墨棒棒) )作负极。作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极本例中可用铜棒作负极, ,用铂丝或用铂丝或石墨石墨棒作正极。棒作正极。确定电解质溶液。确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质电解质是使负极放电的物质, ,因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。因此电解质溶液一
11、般能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应( (如空气中的氧气如空气中的氧气) )。但如果两个半反应分别在两个容器中进行但如果两个半反应分别在两个容器中进行( (中间连接盐桥中间连接盐桥),),则左右两个容则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用如本例中可用FeClFeCl3 3溶液作电解质溶液。溶液作电解质溶液。原电池原理的应用原电池原理的应用(4)(4)构成闭合回路构成闭合回路: :将电极用导线连接将电极用导线连接, ,使之构成闭合回路。使之构成闭合回路。 设计原电池时设计原电池时, ,若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液, ,可用水可用水作电解质作电解质, ,但为了增强其导电性但为了增强其导电性, ,通常加入强碱或强酸。如燃料电池通常加入强碱或强酸。如燃料电池, ,水中水中一般要加入一般要加入KOHKOH或或H H2 2SOSO4 4。原电池原理的应用原电池原理的应用
