1、第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 电化学：电化学：研究研究化学能化学能与与电能电能之间相互转之间相互转 换的规律的科学。换的规律的科学。 2. 借助电流借助电流而发生反应及装置而发生反应及装置 (如如:电解池电解池) 1. 产生电流产生电流的化学反应及装置的化学反应及装置 (如如:原电池原电池等等) 分类：（按电化学分类：（按电化学反应过程及装置反应过程及装置分）分） 知识回顾知识回顾 化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置 1原电池定义：原电池定义： 2原电池的组成：原电池的组成： “两极一液一线”“两极一液一线” A 有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属有两种活泼性不同的
2、金属（或一种是非金属 单质或单质或 金属氧化物）作电极。金属氧化物）作电极。 电极材料均插入电解质溶液中。电极材料均插入电解质溶液中。 两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。 1.内部条件：内部条件：能自发进行氧化还原反应；能自发进行氧化还原反应； 2.外部条件：外部条件： 一构成原电池的条件：一构成原电池的条件： 讨论讨论1：以下哪些装置可以形成原电池？以下哪些装置可以形成原电池？ CuSO4溶液溶液 Zn Cu A 稀硫酸稀硫酸 Fe Fe B NaOH溶液溶液 Mg Al E 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 Zn Cu F 纯酒精纯酒精 Fe C G KOH溶液溶液 D H2 O2 P
3、t Pt NaCl溶液溶液 Fe C C 3原电池的工作原理：原电池的工作原理： 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 总反应总反应 锌片锌片 Zn-2e- = Zn2+ 氧化反应氧化反应 铜片铜片 2H+2e- = H2 还原反应还原反应 电子由锌片经外电路流向铜片电子由锌片经外电路流向铜片 负极负极 正极正极 Zn+2H+ = Zn2+ H2 （负极（负极正极）正极） 电子流向：电子流向： 负极上负极上还原性较强的物质还原性较强的物质失去电子失去电子发生发生氧化反应氧化反应， 电子从负极经外电路流向正极，电子从负极经外电路流向正极， 正极上正极上氧化性较强的物质氧
4、化性较强的物质得到电子得到电子发生发生还原反应还原反应。 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ SO42- A e- 原电池的工作原理示意图：原电池的工作原理示意图： 4.电极反应式的书写方法电极反应式的书写方法 (2)复杂反应式的书写复杂反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写一般电极反应式的书写 5.原电池原电池正负极判断正负极判断 (1)由组成原电池的电极材料判断由组成原电池的电极材料判断 一般：负极一般：负极 的金属的金属 正极正极 的金属的金属 或或 导体，以及某些金属氧化导体，以及某些金属氧化 物可以理解成：物可以理解成： 与电解质溶液与电解质溶液 反应反应 练习练习：Mg
5、-Al-H2SO4中中 是正极，是正极， 是负极是负极 Mg-Al-NaOH中中 是正极是正极 是负极是负极 Mg Al Al Mg 活泼性较强活泼性较强 活泼性较弱活泼性较弱 非金属非金属 负极负极 A (2)根据电子（电流）流动的方向根据电子（电流）流动的方向 判断判断 电子由电子由 流出，流入流出，流入 ； 电流由电流由 流出，流入流出，流入 。 负极负极 正极正极 正极正极 负极负极 A (3)根据电极反应类型判断根据电极反应类型判断 负极负极 电子，发生电子，发生 反应反应 正极正极 电子，发生电子，发生 反应反应 失失 得得 氧化氧化 还原还原 A (4)根据电解质溶液离子移动的方
6、根据电解质溶液离子移动的方 向判断向判断 阴离子向阴离子向 极移动（负极带正极移动（负极带正 电荷）电荷） 阳离子向阳离子向 极移动（正极带负极移动（正极带负 电荷）电荷） 负负 正正 A (5)根据电极现象来判断根据电极现象来判断 负极负极 ； 正极正极 ； 牺牲、溶解牺牲、溶解 增重、气泡增重、气泡 A 1.理论上应看到只在铜片上有大理论上应看到只在铜片上有大 量气泡，而实际上锌片上也有大量气泡，而实际上锌片上也有大 量气泡产生，这是什么原因导致量气泡产生，这是什么原因导致 的呢？的呢？ 2.实验发现该装置不能提供持续实验发现该装置不能提供持续 稳定的电流，为什么？稳定的电流，为什么？ 3
7、.如何设计实验来避免和克服如何设计实验来避免和克服1和和 2中的问题呢？中的问题呢？ A 【交流交流 研讨研讨】 如何改进原电池装置？如何改进原电池装置？ 盐桥的作用：（盐桥的作用：（1）形成闭合回路（）形成闭合回路（2）平衡电荷）平衡电荷 CuSO4 Cu Zn A ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液 Zn Cu A 改进改进 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冻的作用是防止管中溶液流出 。 【观察与思考观察与思考】改进后的原电池装置有哪些优点？改进后的原电池装置有哪些优点？ 2.提高了能量转化率（化学能提高
8、了能量转化率（化学能电能）；电能）； 3.能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）；能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）； 1.能够产生持续稳定的电流；能够产生持续稳定的电流； 【启示启示】氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂不直接接触不直接接触也能发生反应。也能发生反应。 基于盐桥的作用，可以对基于盐桥的作用，可以对 上述原电池装置加以改进上述原电池装置加以改进 设计成化学电源。设计成化学电源。 把把氧化反应氧化反应和和还原反应还原反应分开在分开在不同区域不同区域进行，再以适进行，再以适 当方式连接，可以获得电流。当方式连接，可以获得电流。 注：注：在这类电池中，用还原性较强的物质作为负在这类电
9、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。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。过阴阳离子的定向运动而形成内电路。 用用导线导线和和盐桥盐桥分别将两个半电池连接在一起分别将两个半电池连接在一起 二二.由两个半电池组成原电池的工作原理由两个半电池组成原电池的工作原理 【练习练习】根据反应：根据反应：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池装置，标出电
10、极材料和电解质溶液设计一个原电池装置，标出电极材料和电解质溶液,写写 出电极反应方程式。出电极反应方程式。 CuSO4 溶液溶液 ZnSO4 Zn Cu CuSO4 A 负极负极: Zn2e- = Zn2+ 正极正极: Cu2+2e- = Cu A 设计盐桥原电池的思路：设计盐桥原电池的思路： Zn+2Ag+ = Zn2+2Ag 1.根据氧化还原反应根据氧化还原反应电子转移电子转移判断电极反应。判断电极反应。 2.根据电极反应确定合适的根据电极反应确定合适的电极材料电极材料和和电解质溶液电解质溶液； 3.外电路用外电路用导线导线连通，可以接用电器；连通，可以接用电器； 4.内电路是将电极浸入内
11、电路是将电极浸入电解质溶液电解质溶液中，并通过中，并通过盐桥盐桥沟沟 通内电路。通内电路。 1.利用原电池原理设计新型化学电池；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改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应 制取氢气；制取氢气； 3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较； 三原电池原理的主要应用：三原电池原理的主要应用： 1.利用反应利用反应Zn+2FeCl3 = 2FeCl2+ZnCl2 ，设计出两种原，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。电池，画出原电池的示意图，并写出电极反应方程式。 (+) (-) A Zn
12、 Pt 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） 【巩固练习巩固练习】 (+) (-) ZnCl2溶液溶液 FeCl3溶液溶液 盐桥盐桥 A Zn C 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） 2.依据氧化还原反应依据氧化还原反应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：设计的原电池如图所示。请回答下列问题： (
13、1)电极电极X的材料是的材料是 ， 电解质溶液电解质溶液Y是是 ； (2)银电极为电池的银电极为电池的 极，极， 发生的电极反应为发生的电极反应为 ； X电极上发生的电极反为电极上发生的电极反为 ； (3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电极。电极。 Cu 铜铜 银银 正正 AgNO3溶液溶液 2Ag +2e = 2Ag + - Cu - 2e = Cu - 2+ 3. 用铜片、银片、用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导溶液、导 线和盐桥（装有琼脂线和盐桥（装有琼脂-KNO3的的U型管）构成一个原电型管）构成一个原电 池。以下有关该原电池的叙述正确的是（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在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为正极反应为Ag+e- = Ag 实验过程中取出盐桥，原电池实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作仍继续工作 将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原溶液中发生的化学反应与该原 电池反应相同电池反应相同 A B C D C