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1、第一节第一节 原电池原电池选修4第四章 电化学基础1780年，意大利生物学家伽伐尼年，意大利生物学家伽伐尼(Galvani, L.) 在在做青蛙的解剖实验时发现青蛙有抽搐现象。做青蛙的解剖实验时发现青蛙有抽搐现象。原电池的雏形原电池的雏形病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析 你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？形成原电池的条件形成原电池的条件 u一、形成原电池的条件一、形成原电池的条件1、有两种活泼性不同的金属（或一、有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极种是非金属导体）作电极负极：正极：能和电解质溶液反应的金属作负极能和电解质溶液反应的金属作
2、负极相对不活泼的金属、石墨等相对不活泼的金属、石墨等结论： 2、电极材料均浸入、电极材料均浸入电解质溶液电解质溶液中中结论： 3、两极相连形成闭合电路、两极相连形成闭合电路4、一个自发进行的氧化还原反应、一个自发进行的氧化还原反应 u组成原电池的条件:1、有两种活泼性不同的金属（或一种是有两种活泼性不同的金属（或一种是 非金属导体）作电极非金属导体）作电极2、电极材料均浸入电解质溶液中电极材料均浸入电解质溶液中3、两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路4、一个自发进行的氧化还原反应一个自发进行的氧化还原反应 由于金与铁（钢的主要成分）是活泼性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池，
3、产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的一颗假牙。解决方案解决方案下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？ABCDE二、原电池装置及工作原理二、原电池装置及工作原理将化学能将化学能直接转变直接转变成电能的装置，称为原电池成电能的装置，称为原电池 （电源）（电源）1. 原电池正负极的判断（及工作原理）原电池正负极的判断（及工作原理）正极正极 负极负极电流流向电流流向电子流向电子流向- - -负极：负极：电子流出的一极电子流出的一极发生氧化反应发生氧化反应正极：正极：电子流进的一极电子流进的一极发生还原反应发生还原反应ZnCu稀硫酸稀硫酸A电子流向：负极（电子流向：负
4、极（Zn) 导线导线 正极（正极（Cu）外电路：外电路：内电路：内电路：(溶液内部溶液内部)阴离子阴离子负极负极阳离子阳离子正极正极2.电极反应：电极反应：电极材料电极材料原电池正负极原电池正负极电极反应式电极反应式发生的反应发生的反应Zn片片Cu片片总的离子反应方程总的离子反应方程式式负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn+2H+=Zn2+H2（两个电极反应之和）（两个电极反应之和）注意：注意：正负极电极反应正负极电极反应成对成对写写出时，一定要满足出时，一定要满足得失电子数相等得失电子数相等3.对原电池工作原理的理解对原电池工作原理的理
5、解问题一问题一铜片的作用是什么？铜片的作用是什么？可以用石墨代替吗可以用石墨代替吗?可以用铁片代替吗？镁条呢？可以用铁片代替吗？镁条呢？ ZnCu稀硫酸稀硫酸A A整个装置是如何形成有电流的闭合回路的整个装置是如何形成有电流的闭合回路的?问题二问题二CuZn-溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用CuZn-为什么为什么H+在铜片上得到电子？在铜片上得到电子？形成原电池后生成氢气的速率是否会改变？形成原电池后生成氢气的速率是否会改变？Zn2+Zn2+Z
6、n2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+负极负极正极正极静电静电斥力斥力静电静电引力引力问题三问题三三、原电池原理的应用三、原电池原理的应用1. 制作化学电源；制作化学电源；2. 加快反应速率；加快反应速率； 例如，实验室制例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量可加入少量CuSO4以加快反应速率。以加快反应速率。3. 判断金属活动性的强弱；判断金属活动性的强弱；4. 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 AAAAAAZn CuFe C(石墨石墨) Zn CuZn ZnFe CuSi C(石墨石墨)
7、 稀稀H2SO4 CuSO4 溶液溶液 稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 A B C DZn CuA稀稀H2SO4 酒精酒精 稀稀H2SO4 E F G判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.AgCuAgNO3AlC稀硫酸稀硫酸含碳含碳杂质杂质的锌的锌稀硫酸稀硫酸石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离
8、子方程式和化学方程式。MgFe 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。CuZn硫酸铜硫酸铜（1）说明两个电极质量的变化情况；）说明两个电极质量的变化情况；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。 探究实验一探究实验一请根据反应请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计一个设计一个单液单液原电池，并进
9、行实原电池，并进行实验验。 CuSO4 溶液溶液电流表指针发生电流表指针发生偏转，但不稳定。偏转，但不稳定。两个电极上都有两个电极上都有红色物质生成红色物质生成思考：如何才能得到思考：如何才能得到持续稳定的电流？持续稳定的电流？分析：分析： 由于锌片与硫酸铜溶液直接由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，锌片失去的电子一部分经导接触，锌片失去的电子一部分经导线传递到铜片表面，另一部分电子线传递到铜片表面，另一部分电子直接传递给硫酸铜溶液中的直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+,铜在锌片表面析出，锌片表面也构铜在锌片表面析出，锌片表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使
10、向外输出的电流强度面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产不再构成原电池，也就没有电流产生。生。CuSO4 溶液溶液http:/ 探究实验二探究实验二 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接，并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有并使锌片和铜片不直接接触，然后分别浸入盛有硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中，硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中，中间用一盐桥连中间用一盐桥连接接，观察现象。，观察现象。请写出电极反应：请写出电极反应：负极：负极： Zn - 2e- = Zn2+ （氧化反应）（
11、氧化反应）正极：正极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应）（还原反应）总电池反应方程式为：总电池反应方程式为：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu盐桥中通常装有含琼盐桥中通常装有含琼胶的胶的KCl饱和溶液饱和溶液.锌铜原电池装置示意图锌铜原电池装置示意图双液原电池双液原电池（1 1）电流表发生偏转；）电流表发生偏转；（2 2）锌片不断溶解，铜）锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出；片上有红色物质析出；（3 3）取出盐桥，指针回）取出盐桥，指针回 零点。零点。电极反应式(-)(+)（）（）盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？双液原电池的工作原理双液原电池的工作原理（）盐桥（）盐桥-
12、装有饱和的装有饱和的KCl（或（或KNO3）溶液和琼）溶液和琼脂制成的胶冻脂制成的胶冻 K K+ +移向正极溶液中，移向正极溶液中，ClCl- -移向负极溶液中，移向负极溶液中，形成形成闭合内路，闭合内路，平衡电荷平衡电荷。（3）双液原电池）双液原电池的优点：的优点：能产生持续、稳定的电流。能产生持续、稳定的电流。单液电池、双液电池异同单液电池、双液电池异同相同点：都有导电性不同的两个电极相同点：都有导电性不同的两个电极;都能产生电都能产生电 流；外电路均是电子的定向流；外电路均是电子的定向 移动，移动， 内电路均是离子的定向移动。内电路均是离子的定向移动。不同点：不同点：1中电流持续、稳定中
13、电流持续、稳定,两个电极反应在不同两个电极反应在不同 区域进行区域进行, 中间用盐桥连接中间用盐桥连接. 2中电流不稳定中电流不稳定,两个电极反应在同一区域进行两个电极反应在同一区域进行.请将氧化还原反应请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 设计成一个设计成一个双液电池和单液电池装置双液电池和单液电池装置CuCuSO4AgAgNO3利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥）一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。，画出原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(-)
14、G Zn C FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 化合价降低化合价降低 得得2e-Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu化合价升高化合价升高 失失2e-练习二练习二：利用此利用此氧化还原氧化还原反应来反应来设计原电池，写出电极反应式。设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图并画出装置图（Fe + CuSO4 = Cu + 2 FeSO4）FeCuFeSO4CuSO4练习三：练习三：利用此利用此
15、氧化还原氧化还原反应来反应来设计原电池，写出电极反应式。设计原电池，写出电极反应式。并画出装置图并画出装置图（Cu + 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合价降低得化合价降低得2e-Cu + 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合价升高失化合价升高失2e-CuCCuCl2FeCl3离子方程式离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+课堂小结一、构成原电池的条件二、探究“单液电池”，寻找改进方法 “双液电池”三、电极反应式的书写四、盐桥的作用五、原电池反应的本质普通干电池普通干电池手机电池手机电池钮扣电池钮扣电池笔记本电脑笔记本电脑 专用电池专用电池 摄像机摄像机专用电池专用电池 “神六神六”用用太阳能电池太阳能电池
