1、第四章化学反应与电能第四章化学反应与电能第一节原电池第一节原电池第第1 1课时课时 原电池的工作原理原电池的工作原理【情境思考】将化学能转化为电能的电池也称化学电源。【温故知新】1.1.原电池：原电池：利用氧化还原反应利用氧化还原反应把把化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。2.2.构成构成原电池的条件：原电池的条件：有两个活泼性不同的电极有两个活泼性不同的电极有电解质溶液或熔融电解质有电解质溶液或熔融电解质能形成闭合回路能形成闭合回路有自发进行的氧化还原反应有自发进行的氧化还原反应 【例【例1】下列装置中，能组成原电池的是:( ) 酒精稀H2SO4稀H2SO4(D)(A)(B)(C
2、)(E)(F)DEF【单液原电池实验】正、负极：正、负极：电极反应式：电极反应式：电池总反应式：电池总反应式：离子移动方向：离子移动方向：电子移动方向：电子移动方向：单液原电池Cu2SO42Cu2内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。+外电路：电子由负极经导线流向正极【数字实验探究单液原电池】【数字实验探究单液原电池】【单液的铜锌原电池铜锌原电池数字实验探究结果】【单液的铜锌原电池铜锌原电池数字实验探究结果】实验现象：电流表指针偏转。锌片和铜片上均有红色固体生成。溶液溶液温度升高。温度升高。一段时间后，电流会逐渐减小。？单液的铜锌原电池铜锌原电池单液原电池的缺点：原电池的缺点：锌与锌与CuS
3、O4溶液直接接触，可发生置换溶液直接接触，可发生置换反应，导致部分反应，导致部分化学能化学能转为转为热能热能。工作时，锌片上也有铜析出，原电池的工作时，锌片上也有铜析出，原电池的电动势很快降低，电动势很快降低，电压不稳定电压不稳定 怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？怎样改进原电池装置，获得稳定的电流？改进方法：将锌与硫酸铜溶液分开，形成双液原电池改进改进CuSO4溶液ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液盐桥盐桥盐桥中装有饱和盐桥中装有饱和KCl溶液和琼脂做溶液和琼脂做 成的胶冻成的胶冻;琼脂琼脂的作用：防止管中溶液流出的作用：防止管中溶液流出;K+和和Cl-能在胶冻内自由移动。能在胶冻内自由移动
4、。ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液盐桥双液原电池盐桥的作用：盐桥的作用：a.a.沟通内电路沟通内电路, ,形成闭合回路；形成闭合回路；b.b.平衡电荷，使溶液保持电中性，使电流持续传导。平衡电荷，使溶液保持电中性，使电流持续传导。ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液盐桥双液原电池原理分析正、负极？正、负极？电极反应？电极反应？电池总反应？电池总反应？电子移动方向？电子移动方向？溶液和盐桥中离子移动方向？溶液和盐桥中离子移动方向？双液原电池的优点：双液原电池的优点：a.a.能产生持续、稳定的电流；能产生持续、稳定的电流；b.b.电极分离，避免其他反应的发生，能量更多的转化为电能。电极分离，避免其他反
5、应的发生，能量更多的转化为电能。Zn2+Zn2e=Zn2Cu2+Cu22e=CuCl-K+原电池模型还原剂还原剂失失e e氧化产物氧化产物氧化剂氧化剂得得e e还原产物还原产物【例2】根据反应Cu2Ag+=Cu2+2Ag，设计的原电池如图：XY电极X是：电解质溶液Y是：正、负极：电极反应式：电子移动方向：离子移动方向：电流较大，衰减快，转化效率低电流较小，电流稳定，转化效率高ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液盐桥优点：电流稳定不足：电流小双液原电池引入盐桥后内阻变大原因：改进改进?增大电流呢？增大电流呢？短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积用膜来代替盐桥？隔膜型原电池高中常见的三种离子交换膜：1、阳
6、离子交换膜： 只允许阳离子通过3、质子交换膜： 只允许H通过2、阴离子交换膜： 只允许阴离子通过【膜电池模型】微电池单液原电池起始电流强度最高，但是电流衰减太快了，而且温度升高比较明显，电池的能量转化率很低。双液原电池虽然电流很稳定，而且能量转化率也比较高，但明显电流强度太小了。带有离子交换膜的电池不仅电流平稳，强度高，而且溶液温度基本不变，说明能量转化率很高。【例3】下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述中正确的是（ ）A.b极是电池的正极 B. 甲烧杯中K经盐桥流向乙烧杯C. 甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 D. 电池的总反应离子方
7、程式为：MnO45Fe28HMn25Fe34H2O4.如如下下图所示的原电池装置，图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为：外电路的电流方向为：X外电路外电路YB.若两电极分别为若两电极分别为Zn和碳棒，则和碳棒，则X为碳棒，为碳棒，Y为为ZnC.若两电极都是金属，则它们的活动性为若两电极都是金属，则它们的活动性为XYD.X极上发生的是还原反应，极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应极上发生的是氧化反应C5.锌
8、铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后，甲池的电池工作一段时间后，甲池的c 减小减小C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡保持溶液中电荷平衡2-4SOC6.6.根据下列氧化还原反应设计一个原电池：根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3Fe=
9、3FeCl2要求：要求：(1)画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。 7.7.一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算求算K Kspsp(AgCl)(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是下列说法正确的是（ ）A A右池中的银电极作负极右池中的银电极作负极B B正极反应为正极反应为AgAge e=Ag=AgC C总反应为总反应为AgAgClCl=AgCl=AgClD D盐桥中的盐桥中的NONO3 3- -向右池方向移动向右池方向移动C再再 见见
