1、4.1原电池第一课时 原电池的工作原理学习目标1了解原电池的工作原理及构成条件。2正确判断原电池的正负极。3掌握电极反应式的书写。4能够根据要求设计原电池。思考与交流思考与交流 电力是怎样产生的？电力是怎样产生的？水力发电水力发电火力发电火力发电核能发电核能发电风能发电风能发电波浪能发电波浪能发电地热能发电地热能发电知识回顾 原电池原理演示实验铜片铜片表面产生气泡，表面产生气泡，锌片锌片部分溶解部分溶解，电流表电流表指针偏转。指针偏转。（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）（）Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+（+）Cu片：片：2H+2e- = H2 （铜片在这里起（铜片在这里
2、起传导电子传导电子的作用）的作用）电极反应式：电极反应式：Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2 zxxk电极反应总式：电极反应总式： 2 2.Zn.ZnCuCuH H2 2SOSO4 4原电池的工作原理：原电池的工作原理：本质：发生氧化还原反应负极负极 正极正极 阴离子阴离子 溶液中溶液中 阳离子阳离子 发生失电子的氧化反应发生失电子的氧化反应发生得电子的还原反应发生得电子的还原反应ZnCuH2SO4Zn - 2e- - = Zn2+2H+ + 2e- - = H2e-外电路外电路内电路内电路CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（可以）条件一：有活泼
3、性不同的两种条件一：有活泼性不同的两种金属或非金属导体金属或非金属导体（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）（可以）（可以）实验探究实验探究原电池形成的条件原电池形成的条件第四组：本质的探究第四组：本质的探究（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件四：形成条件四：能自发地发生氧化还原反应能自发地发生氧化还原反应。A AZnZnCuCuH H2 2SOS
4、O4 4A AC CCuCuH H2 2SOSO4 41构成条件(1)具有两个_不同的电极。 (2)合适的_溶液。 (3)形成_回路(两电极用导线相连或互相接触并插入电解质溶液中)。 (4)能自发地发生_反应。活泼性二、原电池的工作原理二、原电池的工作原理电解质闭合氧化还原原电池一、定义：把化学能转化为电能的装置以锌铜原电池为例总反应：电极电极 电极材料电极材料电极反应电极反应反应类型反应类型负极负极正极正极电子电子电流电流离子离子锌片锌片 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2铜片铜片 Zn 2e_ = Zn2+2H+ + 2e_ = 2H2 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 负极负极
5、正极正极 正极正极 负负极极 阴离子阴离子 负负极极 阳离子阳离子 正极正极 (1) H2SO4 (aq)ZnFeA (4)A NaOH (aq)MgAl(5)稀稀 H N O3 (aq)A AlCu(6) H2SO4 (aq)ZnCA (2)酒精酒精ZnCuA (3)ZnCuCuSO4 (aq)H2SO4 (aq)A 1.下列哪些能形成原电池下列哪些能形成原电池()()()()()()原电池的工作原理及形成条件 2. 下列叙述中，正确的是()原电池是把化学能转变成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应通过原电池的装置可以实现碳棒能用来做原电池的正极
6、反应Cu2Ag=Cu22Ag可以设计成原电池ABCDB双液电池双液电池盐桥的作用：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。盐桥：盐桥：(1) (1) 成分：含有琼胶的成分：含有琼胶的KClKCl饱和溶液。饱和溶液。(2) (2) 离子移动方向：离子移动方向：ClCl移向移向 _ 极区，极区， K K移向移向 _ 极区。极区。负负 正正 能产生持续、稳定的电流。能产生持续、稳定的电流。优点3.关于下
7、图所示的原电池，下列说法正确的是关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A电子从锌电极通过电流表流向铜电极电子从锌电极通过电流表流向铜电极B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C铜电极发生还原反应，其电极反应是铜电极发生还原反应，其电极反应是2H2e=H2D取出盐桥后，电流表指针仍会偏转，铜电极在反应前取出盐桥后，电流表指针仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变后质量不变A2内电路将两电极浸入_中，阴、阳离子作_。还原性三、原电池的设计三、原电池的设计氧化性电解质溶液定向运动3闭合回路闭合回路负正3.(1)NaOHHClNaClH2O可自发进行，能否设计成原电池？(2
8、)ZnCu稀硫酸原电池中，正极“半电池”可设计为Cu稀硫酸，负极“半电池”可设计为ZnZnSO4溶液，这一说法是否正确？【答案】【答案】(1)NaOHHClNaClH2O不能设计成原电池，因该反应不是氧化还原反应。(2)正确。写出写出总反应式并总反应式并改成离子方程式。改成离子方程式。分析化合价变化，分析化合价变化，找出氧化剂、还原剂及还原产物、找出氧化剂、还原剂及还原产物、氧化产物，确定两极上发生的反应。氧化产物，确定两极上发生的反应。写出负极写出负极的电极反应式。的电极反应式。总反应式负极反应式总反应式负极反应式 = 正极反应式。正极反应式。四、四、普通原电池普通原电池电极方程式的书写电极
9、方程式的书写正极：正极：2H+ + 2e_ = H2总反应：总反应：Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2Mg + 2H+ = Mg2+ H2负极：负极：Mg2e_ = Mg2+Mg + 2H+ = Mg2+ + H2氧化剂氧化剂 还原剂还原剂 氧产氧产 还产还产MgH2SO4Al2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2总反应：总反应：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2负极：负极： 2Al + 8OH_ 6e_ = 2AlO2_ + 4H2O 正极：正极：6H2O + 6e_ = 6OH_ + 3H2MgNaOHAlFe 浓浓HNO
10、3 CuCu + 4H+ + 2NO3= Cu2+ + 2NO2 + 2H2O总反应：总反应：Cu + 4HNO3(浓浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O负极：负极： Cu2e_ = Cu2+正极：正极：4H+ + 2NO3 + 2e_= 2NO2 + 2H2O五、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，负极一般为活动性较强的金
11、属，正极一般为活动性较弱的金属。（3）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, ,分别作原电池的分别作原电池的负极和正极的电极反应负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。如发生氧化反应的物质为金
12、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。因此电解质溶液一般能够与负极发生反应。或者
13、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),),则左右两个容器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。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。(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
14、式中无明确的电解若氧化还原反应方程式中无明确的电解质溶液质溶液, ,可用水作电解质可用水作电解质, ,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。如燃通常加入强碱或强酸。如燃料电池料电池, ,水中一般要加入水中一般要加入KOHKOH或或H H2 2SOSO4 4。4.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡。极上产生大量气泡。b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种
15、金属的活动性由上有大量气泡产生，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为强到弱的顺序为()Aabcd BacdbCcabd DbdcaB5.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3Fe3Fe2，能实现该反应的原电池是 ( )A正极为Cu，负极为C，电解质为FeCl3溶液B正极为C，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液C正极为Fe，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液B6.利用反应Zn2FeCl3ZnCl22FeCl2设计一个双液原电池。在下图方格内画出实验装置图，并注明电极材料。 ( 1 ) 正 极 材 料 为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 电 极 反 应 式 为_ _。( 2 ) 负 极 材 料 为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 电 极 反 应 式 为_ _。 1.对于原电池的电极名称，下列叙述正确的是 ()A构成原电池正负极的必须是两种活泼性不同的金属B正极上发生还原反应，一定产生气体C电子流出的一极为负极D阴离子在电解质溶液中向正极移动cC
