第一節(jié) 原電池

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1.體驗化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程；體驗化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程；2.2.進一步了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電進一步了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件；池的條件；3.3.能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式. .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) 原原 電電 池池復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為?。┊?dāng)電

2、解質(zhì)溶液為稀H2SO4時：時：Zn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負負”）極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反應(yīng)；，下同）反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_ _,該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)。反應(yīng)。負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時：溶液時： Zn電電極是極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)該反應(yīng)_反應(yīng)反應(yīng).

3、負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原硫酸銅溶液硫酸銅溶液（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個電極活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧:3。判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？。判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（2 2）組成原電池的條件組成原電池的條件

4、 （1）有兩種活動性不同的金屬（或）有兩種活動性不同的金屬（或一一 種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。作電極。 （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還）內(nèi)部條件：能自發(fā)進行氧化還 原反應(yīng)。原反應(yīng)。一、對鋅銅原電一、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究上面的上面的7號裝置，怎樣才號裝置，怎樣才能形成原電池呢？能形成原電池呢？一、對鋅銅原電一、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究？提出問題：？提出問題： 上圖是原電池

5、，如果用它上圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應(yīng)用弱，因此不適合實際應(yīng)用。這這是什么原因造成的呢？有沒有是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？什么改進措施？硫酸銅溶液硫酸銅溶液造成的主要原因造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時間后，難以避免溶液接接觸，在反應(yīng)一段時間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速

6、銅在負極鋅面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在負極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池了，也就沒有電流再產(chǎn)生。電池了，也就沒有電流再產(chǎn)生。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書P71圖圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？的工作原理嗎？改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？生電流？鹽橋在此的作用是什么？參考教材參考教材72頁頁得出結(jié)論得出結(jié)論

7、鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸接觸。（2）平衡電荷。）平衡電荷。在整個裝置的電流回路中，溶液中的電在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是流通路是靠離子遷移完成靠離子遷移完成的。的。ZnZn失去電失去電子形成的子形成的ZnZn2+2+進入進入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液溶液因因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時，增多而帶正電荷。同時，CuSOCuSO4 4則則由于由于CuCu2+2+ 變?yōu)樽優(yōu)镃u Cu ，使得，使得 SOSO4 42-2-相對較多相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中

8、性，這兩而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。造成電流中斷。 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中）的存在，其中陰離子陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴散和遷移，陽溶液擴散和遷移，陽離子離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴散和遷移，分溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+

9、幾乎完全沉淀下來。幾乎完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液若電解質(zhì)溶液與與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負極，并分別換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。電池的總反應(yīng)方程式。負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反

10、應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式總化學(xué)方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極二、由兩個半電池組成原電池的工作原理二、由兩個半電池組成原電池的工作原理（1）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流。在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負極，在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作為正極，正

11、極從外電路得到電子。為正極，正極從外電路得到電子。在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。練習(xí)：鋅銅原電池產(chǎn)生電流時，陽離練習(xí)：鋅銅原電池產(chǎn)生電流時，陽離子（子（ ）A 移向移向Zn 極，陰離子移向極，陰離子移向Cu 極極B 移向移向Cu 極，陰離子移向極，陰離子移向Zn 極極C 和陰離子都移向和陰離子都移向Zn極極D 和陰離子都移向和陰離子都移向Cu 極極B1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是（是（ ）（3）原電池的正負極的判斷方法）原電池的正負

12、極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動（根據(jù)電子流動方向方向）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極負極正極正極 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負極負極正極正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)負極負極正極正極發(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： 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極正極正極負極負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣

13、泡冒出的電極為正極1. 1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是原電池時，鋅為負極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的質(zhì)溶液的 pH( )pH( )A.A.不變不變 B B先變大后變小先變大后變小 C C逐漸變大逐漸變大 D.D.逐漸變小逐漸變小C3.把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若用導(dǎo)線兩兩相連組成原

14、電池。若a、b相連相連時，時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)

15、象是片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜D（4）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（電池的電極必須導(dǎo)電）（電池的電極必須導(dǎo)電）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽離與電極材料具有相同的陽離子。子。活潑性

16、不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極鋅作負極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負極，如鉛蓄電池，鉛版作負極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用均可用Pt請根據(jù)氧化還原反應(yīng)請根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計成原電池。設(shè)計成原電池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?負極：負極：正極：正極：電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：Cu Cu

17、2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。什么？試畫出原電池的裝置簡圖。判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電極判斷右邊原電池的正、負極，并寫出電極反應(yīng)式。反應(yīng)式。 Cu CCu CFeClFeCl3 3溶液溶液負極：負極： CuCu 失電子失電子 Cu - 2eCu - 2e- - = Cu = Cu2+2+正極：正極： FeFe3+3+得電子得電子 2Fe2Fe3+3+ + 2

18、e + 2e- - = 2Fe = 2Fe2+2+A ACu+2FeClCu+2FeCl3 3 =CuCl =CuCl2 2 +2FeCl +2FeCl2 2先寫出總反應(yīng)：先寫出總反應(yīng)：即即 負極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)負極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)拆成離子方程式：拆成離子方程式：Cu + 2FeCu + 2Fe3 3 = Cu = Cu2 2 + 2Fe + 2Fe2 2根據(jù)化合價升降判斷正負極根據(jù)化合價升降判斷正負極三、電極方程式的書寫三、電極方程式的書寫1.簡單原電池電極方程式的寫法簡單原電池電極方程式的寫法1.1.利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；2.2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，

19、如實驗室用粗鋅與硫改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；酸反應(yīng)制取氫氣；3.3.進行金屬活動性強弱比較；進行金屬活動性強弱比較；4.4.電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。四、原電池的主要應(yīng)用：四、原電池的主要應(yīng)用：5.5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象解釋某些化學(xué)現(xiàn)象1780年，伽伐尼年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐實驗。青蛙抽搐實驗。原電池的雛形原電池的雛形(1)比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。例例1： 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是下列敘述中，可以說明金屬甲

20、比乙活潑性強的是C.將甲乙作電極（硫酸作電解質(zhì)）組成原電池時甲是將甲乙作電極（硫酸作電解質(zhì)）組成原電池時甲是負極；負極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有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；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(2)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例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)速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L

21、 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和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.（ D ）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：例例3：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速片，放置一段時間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例4： 在在Zn-Cu原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到若工作一段時間后，從裝置中共收集到 0.168L升氣體（標(biāo)況），則流過導(dǎo)線的電子為升氣體（標(biāo)況），則流過導(dǎo)線的電子為 mol,溶液的溶液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽？（溶液體積變化忽略不計）略不計）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)1.75 10