第四章 电化学基础 第一节 原电池 （第一课时）

阅读教材P70 回答 研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学 1、电化学： 2、从反应产物与电流的关系分类： ①产生电流的反应→→原电池 ②借助电流而发生的反应→→电解池

知识回顾 什么是原电池？ 将化学能转化成电能的装置

1、组成原电池的条件 1、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。 2、电解质溶液 3、形成闭合电路 4、能自发进行氧化还原反应

下列哪些装置能构成原电池？ √ √

负极 正极 原电池工作原理 Zn－2e- = Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 总反应式: Zn+2H+= Zn2++H2↑ 正 负 氧化反应 正极 2H++2e-=H2↑ 还原反应 总反应式: - - - 灯泡 Cu Zn+2H+= Zn2++H2↑ Zn 正 负 现象： H+ Zn2+ H+ 锌棒溶解，铜棒上有气泡 稀硫酸

原电池工作原理 e- 负极 正极 A Zn - - - Cu Zn2+ H+ H+ SO42- 阳离子 正极 负极 阴离子

2、原电池反应原理 电子：负极→正极 电流：正极→负极 ①粒子流向 溶液中阴离子→负极 溶液中阳离子→正极 负极：氧化反应 ②电极 反应 活泼金属失电子变阳离子 正极：还原反应 溶液中离子得电子 总反应:负极金属与电解质溶液的离子反应

3、原电池的正负极的判断方法 电子流出的极 微观判断 电子流入的极 宏观判断： ①根据电极材料 ②根据原电池电极发生 的反应 ——负极 ——正极 微观判断 （根据电子流动方向） 宏观判断： ①根据电极材料 ②根据原电池电极发生 的反应 ③根据电极质量的变化 ④根据电极有气泡冒出： 较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料 ——负极 ——正极 发生氧化反应的极 发生还原反应的极 ——负极 ——正极 质量增加的电极 工作后 质量减少的电极 ——正极 ——负极 工作后，有气泡冒出的电极为正极

一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究 提出问题： 我们在必修2中学习过的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？ 造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，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。这种作用称为极化作用。 为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，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。

盐桥中的盐起什么作用？ 从而持续稳定的产生电流。 1. 可使连接的两溶液保持电中性 2. 保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移， 3. 沟通内电路传导离子，使之成为闭合回路 从而持续稳定的产生电流。 ZnSO4溶液 CuSO4溶液

锌半电池 负极反应： Zn-2e-= Zn2+ 正极反应： Cu2++2e- = Cu 铜半电池 电池总反应： Zn+Cu2+= Zn2++Cu

【议一议】原电池的设计 设计中需要关注的问题： 1、有一个自发进行的氧化还原反应 2、要有电极材料 3、电解质溶液 4、组成闭合回路 5、装置

利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。 练习： 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。 Fe Cu Cu 负极：Fe – 2e- =Fe2+ Fe 正极：Cu2+ +2e- =Cu FeSO4 CuSO4

设计盐桥原电池的思路： 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 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 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

小结： 将原电池反应中的氧化反应 与还原反应分开在两个不同区 域内进行，再用盐桥连接起来 从而获得了持续稳定的电流。

1.（08广东卷）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（ ） ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e- =Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④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 ①② B．②③ C．②④ D．③④ C

2. (07年海南高考）依据氧化还原反应： X 2Ag+(aq) + Cu(s) == Cu2+(aq) + 2Ag(s) 2. (07年海南高考）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 Ag+  +e- = Ag  ； Cu AgNO3 正 X电极上发生的电极反应为 Cu-2e- =   Cu2+   ； （3）外电路中的电子是从         电极 流向          电极。 X Ag

D 3.（09年福建理综）控制适合的条件，将反应2Fe3++2I- ⇌ 2Fe2++I2 设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是 A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应   B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原   C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态   D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 D

第四章 电化学基础 第一节 原电池 （第二课时）

四、电极方程式的书写 1.简单原电池电极方程式的写法 ①判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。 先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应 A 1.简单原电池电极方程式的写法 Cu C ①判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。 先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应 Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 FeCl3溶液 拆成离子方程式： Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋ 根据化合价升降判断正负极 负极： Cu 失电子 Cu-2e-=Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3++2e-=2Fe2+

②请写出右边原电池的电极方程式。 Mg Al NaOH溶液 总反应方程式： 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 拆成离子方程式： 2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑ 根据化合价升降判断正负极 负极：Al，失e- 2Al - 6e－ ＝ 2Al3+ 2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O 负极总反应： 2Al +8OH-－6e－ ＝2AlO2- + 4H2O 正极：总反应－负极反应 6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑

2.燃料电池电极方程式的写法 总反应： 实际上就是燃料的完全燃烧。 总反应：2H2+ O2＝2H2O 负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应， 正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。 以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例 总反应：2H2+ O2＝2H2O 负极: H2 失e－ 2H2 - 4e- ＝ 4H＋ 4H+ + 4OH- ＝4H2O 负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- ＝4H2O 正极: 总反应－负极反应 O2 + 2H2O + 4e- ＝4OH-

3.复杂原电池电极方程式的书写 练习：写出铅酸蓄电池的电极反应： 方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正电”的原则， 利用“电荷守恒”，通过巧用H＋、OH－和水写出电极方程式 练习：写出铅酸蓄电池的电极反应： Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O 负极： Pb失电子 Pb ＋SO42－－2e－ ＝2PbSO4↓ 正极： PbO2＋SO42－＋ 2e－ ＝PbSO4↓ ＋4H＋ ＋ 2H2O

银锌电池（电解质为KOH）的电池总反应为： Zn＋ Ag2O ＝ ZnO＋ 2Ag 写出其正、负极反应。 负极： Zn－2e－ ＝ ZnO ＋2 OH－ ＋ H2O 正极： Ag2O ＋2e－ ＝ 2Ag ＋H2O ＋2OH－

五、原电池原理应用： C (1)比较金属活动性强弱。（课本P73第3题） 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 例1： 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； C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；

五、原电池原理应用： (2)比较反应速率 例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是 D A. 纯锌和1mol/L 硫酸； B. C. 粗锌和 1mol/L 盐酸； D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

五、原电池原理应用： (3)比较金属腐蚀的快慢 下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 例3： (4) (2) (1) (3)

五、原电池原理应用： (4)判断溶液pH值变化 例4： 在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L气体，则流过导线的电子为—— mol,溶液的pH值变____？（溶液体积变化忽略不计） 0.015 大 x ＝0.015 (mol) 解： 根据电极反应： 解得： y ＝0.015 (mol) 负极： Zn－2e-＝Zn2+ 0.2×0.125×2 －0.015 c(H+)余 正极： 2H++2e- ＝H2↑ ∴ ＝ 0.2 ＝3.75× 10﹣ 4(mol/L ) 得： 2H+ —— 2e——H2↑ ∴pH ＝-lg3.75 ×10－4 2 2 22.4 ＝4 -lg3.75 x y 0.168 答：……

五、原电池原理应用： (5)原电池原理的综合应用 例5：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。 “热敷袋”是利用 放出热量。 2)炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化钠的主要作用是 。 4)木屑的作用是 铁被氧化 与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化 氯化钠溶于水、形成电解质溶液 使用“热敷袋”时受热均匀

负极 正极 小 结 原电池 电子流向 电流流向 把化学能转化成电能的装置。 １定义: 2、原电池的工作原理 小 结 原电池 １定义: 把化学能转化成电能的装置。 2、原电池的工作原理 较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。 负极 正极 电子流向 电流流向 （1）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理 （2）形成原电池的条件 （3）原电池的正负极的判断方法 （4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）