人教-選修4-原電池１

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 原電池原電池電化學(xué)電化學(xué)：指研究化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)指研究化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn) 換的換的裝置、過程裝置、過程和和效率效率的科學(xué)。的科學(xué)。過程及裝置分過程及裝置分按電化學(xué)反應(yīng)按電化學(xué)反應(yīng)2. 借助電流而發(fā)生反應(yīng)及裝置借助電流而發(fā)生反應(yīng)及裝置 (如如:電解池電解池)1. 產(chǎn)生電流的化學(xué)反應(yīng)及裝置產(chǎn)生電流的化學(xué)反應(yīng)及裝置 (如如:原電池等原電池等)1780年，意大利生物學(xué)家伽伐尼年，意大利生物學(xué)家伽伐尼(Galvani,L.) 在做青蛙的解剖實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有青蛙抽搐現(xiàn)象。在做青蛙的解剖實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有青蛙抽搐現(xiàn)象。原電池的雛形原電池的雛形理論解釋理論解釋

2、 ：生物電觀點(diǎn)生物電觀點(diǎn)形形色色的電池形形色色的電池 新華社倫敦新華社倫敦3 3月月1212日電日電 英國錫里斯電力公英國錫里斯電力公司成功研制出司成功研制出功率為功率為1千瓦的環(huán)保燃料電池，千瓦的環(huán)保燃料電池，可可以充當(dāng)家用以充當(dāng)家用“電站電站”，為普通家庭提供電力和熱，為普通家庭提供電力和熱水。這種新型燃料電池可以制造成體積非常小，水。這種新型燃料電池可以制造成體積非常小，甚至可以握在掌心里。這是電池世界的又一創(chuàng)舉！甚至可以握在掌心里。這是電池世界的又一創(chuàng)舉！中國環(huán)境報(bào)中國環(huán)境報(bào)消息消息:2006年年3月月12日，日， 英國成功研制出微型家用英國成功研制出微型家用“電站電站” 請寫出圖片中

3、原電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。 負(fù)極：（鋅片）（鋅片） Zn-2e-=Zn2+ 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)正極：（銅片）（銅片） 2H+2e-=H2反應(yīng)方程式：反應(yīng)方程式：Zn+2H+=Zn2+H2稀稀H2SO4還原反應(yīng)還原反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究請根據(jù)反應(yīng)請根據(jù)反應(yīng)： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 CuSO4 溶液溶液電流表指針發(fā)生電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。兩個(gè)電極上都有兩個(gè)電極上都有紅色物質(zhì)生成紅色物質(zhì)生成CuSO4 溶液溶液思考：如何才能得到思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？持續(xù)穩(wěn)定的電流？分析：分析：

4、由于鋅片與硫酸銅溶液直接由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表接觸，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。也就沒有電流產(chǎn)生。http:/ 小結(jié)：小結(jié)： 將原電池反應(yīng)中的氧化反將原電池反應(yīng)中的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分開在兩個(gè)不同應(yīng)與還原反應(yīng)分開在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞絽^(qū)域內(nèi)進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，從而獲得了穩(wěn)定持連接起來，從而獲得了穩(wěn)定持續(xù)的

5、電流。續(xù)的電流。 在在CuSOCuSO4 4溶液中放入一片溶液中放入一片ZnZn，將發(fā)生下列氧化還，將發(fā)生下列氧化還原反應(yīng)：原反應(yīng)： Zn(s) + CuZn(s) + Cu2+2+(aq) = Zn(aq) = Zn2+2+(aq) + Cu(s)(aq) + Cu(s) 1 1、原電池、原電池實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1 注意實(shí)驗(yàn)裝置及現(xiàn)象注意實(shí)驗(yàn)裝置及現(xiàn)象（1 1）電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)；）電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)；（2 2）銅片上有銅析出，鋅片不斷溶解；）銅片上有銅析出，鋅片不斷溶解；（3 3）取出鹽橋，指針回零點(diǎn)。）取出鹽橋，指針回零點(diǎn)。 這時(shí)電子直接從這時(shí)電子直接從ZnZn原子傳遞給原子傳遞給CuCu2+2+，使

6、，使CuCu2+2+在在ZnZn片上還原而析出金屬片上還原而析出金屬CuCu，同時(shí)，同時(shí)ZnZn氧化為氧化為ZnZn2+2+，進(jìn)入溶，進(jìn)入溶液。這個(gè)反應(yīng)同時(shí)有熱量放出，這是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電液。這個(gè)反應(yīng)同時(shí)有熱量放出，這是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的結(jié)果，但對外得不到電流。能的結(jié)果，但對外得不到電流。鋅銅原電池裝置示意圖鋅銅原電池裝置示意圖Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42CuZneeeeee電子SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42+-Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42Zn2CuZneeeeee電子Zn

7、2Cu2SO42SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2+-CuZneeeeeeCu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42Zn2Zn2電子Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42+-Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeeeZn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42+-Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeeeZn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2Cu

8、2+-SO42SO42SO42Cu2SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeeZn2Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42+-CuZneeeeeeSO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeeeZn2Zn2Zn2電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO

9、42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeeeZn2Zn2Zn2電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eeeeZn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eZn2eeeeZn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO

10、42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eeZn2eeZn2Zn2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeeeZn2Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42Zn2Cu

11、2+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeeeeZn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42Zn2SO42SO42Cu2Cu2Cu2Cu2+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eZn2eeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42Zn2SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42SO42SO42SO42Cu2Cu

12、2Cu2Cu2+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eZn2eeeeeZn2Zn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2Cu2SO42SO42Zn2SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Cu2Cu2Cu2SO42SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeeZn2eZn2eeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Cu2Cu2SO42SO

13、42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2SO4

14、2SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2CuZneeeZn2Zn2Zn2eeeeeeeZn2Zn2SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42CuZnSO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42+-SO42SO42SO42SO42SO42CuZnSO42SO42SO42SO42SO42Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2

15、Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2Zn2SO42SO42SO42SO42SO42+-活動(dòng)性不同的金屬活動(dòng)性不同的金屬（或其中一種為（或其中一種為 非金屬，即作導(dǎo)體用）作電極。非金屬，即作導(dǎo)體用）作電極。內(nèi)部條件）內(nèi)部條件）原電池是由兩個(gè)半電池組成的原電池是由兩個(gè)半電池組成的CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2H下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？OVXVVXXXVV思考與練習(xí)思考與練習(xí)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn + CuZn + Cu

16、2+ 2+ = Cu += Cu + ZnZn2+2+（離子方程式）（離子方程式）Zn + CuCuSO4 = ZnSO4 + CuCu （化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）正極（銅電極）：正極（銅電極）：CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - CuCu 負(fù)極（鋅電極）：負(fù)極（鋅電極）：Zn - 2eZn - 2e- - Zn Zn2+2+ 半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)。半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)。氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)5、鹽橋的作用：、鹽橋的作用： 使使Cl-向鋅鹽方向移動(dòng)，向鋅鹽方向移動(dòng)，K+向銅鹽方向移動(dòng)，向銅鹽方向移動(dòng)，使使Zn鹽和鹽和Cu鹽溶液一直保持電荷平衡

17、，組成內(nèi)鹽溶液一直保持電荷平衡，組成內(nèi)部閉合回路，從而使電子不斷從部閉合回路，從而使電子不斷從Zn極流向極流向Cu極。極。6、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇活潑性不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（2）電池的電極材料必須能

18、導(dǎo)電）電池的電極材料必須能導(dǎo)電（1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離子。與電極材料具有相同的陽離子。7、原電池的正負(fù)極的判斷方法、原電池的正負(fù)極的判斷方法電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負(fù)極負(fù)極正極正極較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極負(fù)極負(fù)極正極正極正極正極負(fù)極負(fù)極有氣泡冒出的電極為正

19、極有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極 宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極負(fù)極正極正極（工作后）（工作后）（工作后）（工作后） 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）（根據(jù)電子流動(dòng)方向）(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例例1 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（的是（ ）A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙

20、溶 解，甲上有解，甲上有H2氣放出；氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C8、原電池原理應(yīng)用、原電池原理應(yīng)用(2)比較反應(yīng)速率快慢比較反應(yīng)速率快慢例例2 ：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ）A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；D.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中