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1、第四章 电化学基础,第一节 原电池,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,电化学：研究化学能与电能之间相互转换的装置、过程和效率的科学,过程及装置分按电化学反应,2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池,1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,第1节 ：原电池,第 1 课 时,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,一、原电池的基础知识,1.定义： 把化学能转变为电能的装置,理解： 外形无外加电源 自发的氧化还原反应才可能被设计成原电池,复习回顾,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2,H,H,Zn2e- = Zn2,负
2、极,正极,2H+2e-=H2,总反应式,Zn+2H+= Zn2+H2,负,正,氧化反应,还原反应,现象,锌棒溶解，铜棒上有气泡,A,原电池工作原理,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,Cu,Zn,Zn2,H,H,负极,正极,阳离子,阴离子,正极,负极,SO42,原电池工作原理,A,e,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1）有两种活泼性不同的金属（或一种是 非金属单质或金属氧化物）作电极,2）电极材料均插入电解质溶液中,3）两极相连形成闭合电路,1.内部条件：能自发进行氧化还原反应,2.外部条件,组成原电池的条件,两极一液成回路，氧化还原是中心,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,判断下
3、列装置哪些属于原电池,3,4,5,Zn Cu,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,理论上应看到只在铜片上有大量气泡，实际上锌片上也有大量气泡产生，这是什么原因导致的呢？ 最终又会造成什么后果？怎样避免和克服呢,想一想,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,提出问题： 上图是将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源， 不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实 际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施,学生讨论,造成的主要原因：锌片不纯，以及铜极上聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,为
4、了避免发生这种现象,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,交流 研讨一,让锌片与稀硫酸不直接接触,ZnSO4溶液,H2SO4溶液,如何改进原电池装置,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,观察与思考,结论1】改进后的原电池装置提高了能量转换率,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,ZnSO4溶液,H2SO4溶液,交流 研讨二,改进后的原电池装置还有什么优点,结论2】改进后的原电池装置化学能不会自动释放,启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,实验探究二,请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池装置，标出电极材料和电解
5、质溶液,写出电极反应方程式,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,且两个电极上都有红色物质析出,电流表指针发生偏转， 但随着时间的延续，电流表指针偏转的角度越来越小，最终可能没有电流通过,负,正,负极,Zn2e-=Zn2,正极,Cu2+2e-=Cu,即无法产生持续稳定的电流,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象,电流计指针不偏转，且铜片和锌片上均无明显现象（即:无电子定向移动,探究实验二：改进方案,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,实验探究二：方案改进,盐桥,ZnSO4溶液,CuSO4溶
6、液,设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，结果如何呢？你能解释它的工作原理吗,盐桥： 在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,盐桥： 在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,实验三（书71页实验4-1,实验探索,实验现象,分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过,盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO
7、3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花堵住管口即可,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触,得出结论,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥,2）平衡电荷。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Z
8、n失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,二、由两个半电池组成原电池的工作原理,1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路,2）探究组成原电池的条
9、件,用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,设计盐桥原电池的思路,还原剂和氧化产物为负极的半电池 氧化剂和还原产物为正极的半电池,Zn+2Ag+=Zn2+2Ag,根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液 外电路用导线连通，可以接用电器 内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,能产生稳定、持续电流的原电池应具备什么条件,1.要有导电性不同的两个电极 2.两个半反应在不同的区域进行 3.用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起,小结,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,第1节 ：原电池,第 2 课 时,高中
10、化学第四章电化学基础第一节原电池,复习,3. 两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路,把化学能直接转化为电能的装置,1.有两块金属(或非金属)导体作电极; 2.电解质溶液,二.构成原电池的基本条件,一.原电池,4.有可自发进行的氧化还原反应,三.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理,1. 用还原性较强的物质(如：活泼金属)作负极，向外电路提供电子；用不活泼物质作正极，从外电路得到电子,2. 原电池在放电时，负极上的电子经过导线流向正极，而氧化剂从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥及原电池内部溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路,高中化学第四章电化学基础第一节
11、原电池,1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计出两种原电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式,参考答案,1）、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。 （2）、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液,巩固练习,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,2.依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是 ； 电解质溶液Y是 ； (2)银电极为电池的 极， 发生的电极反应为 ； X电极上发生的电极反应为 ； (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极,CU,铜,银,正,AgN
12、O3溶液,2Ag +2e = 2Ag,Cu - 2e = Cu,2,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,3. 用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ） 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e- =Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A B C D,C,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,二、原电池正负极判断原电池原理的应用,1.由组成原电池的电极材料判断 一般 负极 的金属 正极 的金属或 导体，以及
13、某些金属氧化物 可以理解成： 与电解质溶液反应,练习：Mg-Al-H2SO4中 是正极， 是负极 Mg-Al-NaOH中 是正极 是负极,Mg,Al,Al,Mg,活泼性强,活泼性弱,非金属,负极,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断 电子由 流出，流入 ； 电流由 流出，流入,负极,正极,正极,负极,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断 负极 电子，发生 反应 正极 电子，发生 反应,失,得,氧化,还原,高中化学第四章电化学基础第一节
14、原电池,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 阴离子向 极移动（负极带正电荷） 阳离子向 极移动（正极带负电荷,负,正,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断 负极 ； 正极,牺牲、溶解,增重、气泡,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1.由组成原电池的电极材料判断,2.根据电子（电流）流动的方向判断,3.根据电极反应类型判断,4.根据电解质溶液离
15、子移动的方向判断,5.根据电极现象来判断,6.燃料电池中 燃料在 反应 氧化剂在 反应,负极,正极,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,巩固：已知反应AsO43+2I+2H+ AsO3+I2+H2O 是可逆反应设计如图装置，进行下述操作： ()向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表 指针偏转；()若改往(B)烧杯中滴加40NaOH 溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转 试回答： (1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转? 答： 。 (2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移动原理解释此现象 答：_。 (3)()操作过程中C1棒上发生的反应为 。 (4)()操作过程中C2
16、棒上发生的反应为,这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表,B中加盐酸，AsO43发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，AsO33发生失电子反应，为负极,2I2e =I2,AsO332e+2OH = AsO43+H2O,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,第1节 ：原电池,第 3 课 时,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1.利用原电池原理设计新型化学电池,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气,3.进行金属活动性强弱比较,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌,三、原电池的主要应用,5.解释某些化学现象,高中化学第四章电化学基础第一节原电池,1)比较金属活动性强弱,例1,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强,C,原电池原理应用,当两种金属构
