1、17801780年，意大利解剖学家伽伐尼（年，意大利解剖学家伽伐尼（Luigi GalvaniLuigi Galvani）在做）在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为体内部产生的一种电，他称之为“生物电
2、生物电”伽伐尼伽伐尼生物电实验生物电实验人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池2019年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰古迪纳夫、斯坦利惠廷厄姆和日本科学家吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。H2SO4溶液溶液铜锌原电池构造铜锌原电池构造1.定义：将定义：将化学能化学能直接直接转变为转变为电能电能的装置。的装置。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。一、原电池知识回顾一、原电池知识回顾H2SO4溶液溶液硫酸硫酸铜铜溶液溶液 CuZnA2.原电池的形成条件原电池的形成条件(1)自发
3、进行的氧化还原反应：自发进行的氧化还原反应：(2)两导体作电极：两导体作电极：活动性不同的金属活动性不同的金属 (或一种金属和一种非金属导体或一种金属和一种非金属导体石墨石墨)。燃料电池用两个不活泼的导体石墨或燃料电池用两个不活泼的导体石墨或Pt作电极。作电极。(3)有电解质溶液或熔融的电解质：有电解质溶液或熔融的电解质：参与电极反应、构成内电路。参与电极反应、构成内电路。(4)形成闭合回路：形成闭合回路：两电极用导线连接，或相互接触。两电极用导线连接，或相互接触。一、原电池知识回顾一、原电池知识回顾人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池4.电解质溶液中离子的移动
4、方向电解质溶液中离子的移动方向阴阴离子向离子向负负极移动，极移动，阳阳离子向离子向正正极移动。极移动。3.原电池正、负极的判断原电池正、负极的判断 根据构成原电池电极材料判断根据构成原电池电极材料判断:活泼活泼金属作金属作负负极；不活泼金属作极；不活泼金属作正正极；极；根据电子流向或电流方向确定：根据电子流向或电流方向确定：电子电子流出流出的一极或电流的一极或电流流入流入的一极为负极；的一极为负极；根据氧化还原反应确定根据氧化还原反应确定:发生氧化反应的一极为负极。发生氧化反应的一极为负极。一、原电池知识回顾一、原电池知识回顾人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池
5、3.原电池正、负极的判断注意问题原电池正、负极的判断注意问题 活泼金属作负极包含两层含义：活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应中，金属活动性较强的在大部分原电池反应中，金属活动性较强的 一极作负极，另一电极作正极。一极作负极，另一电极作正极。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池(3)但在某些特殊条件下例外，例如：但在某些特殊条件下例外，例如：冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属 铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属铜作电极时
6、，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属 活动性弱的铜活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应与浓硝酸发生氧化反应充当负极充当负极。NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极 时，因铝能与时，因铝能与NaOH溶液反应，充当负极，而溶液反应，充当负极，而金属金属 活动性强的镁只能充当正极活动性强的镁只能充当正极。3.原电池正、负极的判断注意问题原电池正、负极的判断注意问题人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池原电池的工作原理：原电池的工作原理：氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液盐桥盐桥失失e-，沿导
7、线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H+2e-=H2阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极正极正极 阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池硫酸硫酸铜铜溶液溶液 CuZnA铜锌铜锌-硫酸铜原电池有哪些缺点？硫酸铜原电池有哪些缺点？思考交流思考交流由于锌片与硫酸铜溶液直接接由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜
8、覆盖后，不再构表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。成原电池，也就没有电流产生。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池如何改进原电池装置？如何改进原电池装置？思考交流思考交流改进改进稀硫酸稀硫酸 CuZnAZnSO4溶液溶液ZnCuA硫酸硫酸铜铜溶液溶液让锌片与硫酸铜溶液让锌片与硫酸铜溶液不直接接触不直接接触人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池ZnSO4溶液溶液ZnCuA硫酸硫酸铜铜溶液溶液原电池原电池双液双液锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池介绍新知介绍新知盐桥盐桥人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第
9、四章第一节原电池盐桥的作用盐桥的作用提供定向移动的阴、阳离子，提供定向移动的阴、阳离子，平衡两边溶液的电荷。平衡两边溶液的电荷。使由它连使由它连接的两溶液保持电中性，接的两溶液保持电中性，盐桥保盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以持续进行出过程得以持续进行。双液原电池的工作原理：双液原电池的工作原理：盐桥中装有饱和的盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出，但冻的作用是防止管中溶液流出，但离离子可以自由移动子可以自由移动。盐桥盐桥ZnSO4溶液溶液
10、CuSO4溶液溶液ZnCuA人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液ZnCuA【结论结论1】改进后的原电池装置改进后的原电池装置提高了能量转换率提高了能量转换率观察与思考观察与思考盐桥盐桥人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池ZnSO4溶液溶液ZnCuA交流交流 研讨二研讨二改进改进稀硫酸稀硫酸 CuZnA硫酸硫酸铜铜溶液溶液 CuZnACuSO4溶液溶液【结论结论2】改进后的原电池装置改进后的原电池装置化学能不会自动释放化学能不会自动释放ZnSO4溶液溶液ZnCuA交流交流 研讨二研讨二改进改进稀硫
11、酸稀硫酸 CuZnA硫酸硫酸铜铜溶液溶液 CuZnACuSO4溶液溶液装置示意图现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流表指针发生偏转电极Zn电极Cu电极电极名称负极正极得失电子失电子得电子电子流向流出(填“出”或“入”)流入(填“出”或“入”)反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu三、原电池的应用三、原电池的应用ZnSO4溶液溶液ZnCuACuSO4溶液溶液三、应用原电池三、应用原电池(一一)比较金属的活动性强弱比较金属的活动性强弱 原电池原电池酸性电解质酸性电解质中，一般作负极的金属中，一般作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。活动性强，作正
12、极的金属活动性弱。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池三、应用原电池三、应用原电池(二二)加快化学反应速率加快化学反应速率构成原电池的反应速率比原电池负极材料构成原电池的反应速率比原电池负极材料与电解液直接接触的反应速率快，用稀与电解液直接接触的反应速率快，用稀 H2SO4制制 H2 时时,使用粗锌比纯锌反应快，或向溶液中使用粗锌比纯锌反应快，或向溶液中加入少量加入少量 CuSO4 溶液，反应加快。溶液，反应加快。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池三、应用原电池三、应用原电池(三三)设计原电池设计原电池把氧化还原反应分为氧化反应
13、和还原反应把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应根据氧化反应确定负极材料和负极的电解质溶根据氧化反应确定负极材料和负极的电解质溶液；根据还原反应确定正极材料和正极的电解液；根据还原反应确定正极材料和正极的电解质溶液。质溶液。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池例如：例如：设计原电池设计原电池Zn2Fe3=Zn22Fe2，在方框，在方框中画出能形成稳定电流的装置图中画出能形成稳定电流的装置图(标出电极材料、电解质溶标出电极材料、电解质溶液液)。负极：负极：_，电极反应：，电极反应：_正极：正极：_，电极反应：，电极反应：_Zn2e=Zn22Fe32e=2Fe2ZnP
14、t人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池电池的设计方法“两极一液一连线”(1)(1)根据电池总反应写出电极反应式。根据电池总反应写出电极反应式。(2)(2)电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池中的负极必须电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料，所以正极和负极不能用同一种材料，两个电极可以是活泼性不材料，所以正极和负极不能用同一种材料，两个电极可以是活泼性不同的两种金属或一种金属和非金属。同的两种金属或一种金属和非金属
15、。(3)(3)电解质溶液的选择电解质溶液的选择电解质溶液是为正极提供放电的物质，一般能够与负极发生反应。电解质溶液是为正极提供放电的物质，一般能够与负极发生反应。(4)形成闭合回路。形成闭合回路。人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池人教版化学选修四第四章第一节原电池1991年，我国首创以铝空气海水为年，我国首创以铝空气海水为能源的新型电池，并应用于海上航标灯。能源的新型电池，并应用于海上航标灯。负极：负极：4Al-12e-4Al3+正极：正极：3O2+6H2O+12e-12OH-总反应式：总反应式：4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3 应用原电池应用原电池写出写出C装置的电极反应及电池反应式装置的电极反应及电池反应式负极反应：负极反应：2Fe-4e-+4OH-=Fe(OH)2 正极反应：正极反应：O2+4e-+2H2O=4OH-电池总反应：电池总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
