人教版高中化学选修4第四章第一节原电池(共18张).pdf

(2)实质：利用能自发进行的__氧__化__还__原___反应把化学能 转化为电能。
知识衔接
分析下图装置的工作原理，回答问题
雄心志四海，万里望风尘。
人不可以有傲气，但不可以无傲骨
寄言燕雀莫相唣，自有云霄万里高。
人之所以异于禽者，唯志而已矣!
鸭仔无娘也长大，几多白手也成家。 器大者声必闳，志高者意必远。
要点二、原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生 H2的速率加快。 2．寻求和制造干电池和蓄电池等化学电源 3．比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中， 观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断 出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性 a>b。
负极
盐桥
正极
（2）电路中电子、离子移动方向
电子流向： 锌极产生→导线→铜极 负极产生→导线→正极
离子流向：
Zn A
Cu
ZnSO4 CuSO4
盐桥中阴离子→锌极;阳离子→铜极
负负移、正正移
（3）盐桥的作用：
Cl-向锌盐方向移动，K+向 铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐 溶液一直保持电中性，从而使 电子不断从Zn极流向Cu极。
学习目标： 1．了解原电池的工作原理及构成条件； 2．能正确判断原电池的正负极； 3．能书写原电池的电极、电池反应方程式。
知识回顾：
1．电流是怎样形成的？ 电子（或离子）的定向移动形成电流。
2．什么是氧化还原反应？ 有电子得失或共用电子对偏移的化学反应， 表现为化合价的变化。
一、原电池原理
1．原电池的概念和实质 (1)概念：将__化__学__能___转化为__电__能___的装置。

C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
2、利用下面反应设计原电池选择电极材料和电 解质溶液，写出电极方程式；并画出原电池简意 图。
化合价升高失2e-
Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
化合价降低得2e-
电极反应式：
负极：Cu – 2e- = Cu2+ 正C极u：2Ag+ + 2e- = 2 ACg
（3）电解质溶液和电极材料的选择 （电池的电极必须导电）
电解质溶液一般要能够与负极发生 反应。但若是两个半反应分别在两个 烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电 解质溶液应 与电极材料具有相同的阳 离子。
由于锌片与硫酸铜溶液直直接接触在反应一段时间后难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原一旦有少量的铜在锌片表面析出即在负极锌表面也构成了原电池进一步加速铜在负极锌表面析出致使向外输出的电流强度减弱
第四章 电化学基础
第一节 原 电 池
判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
（是2_负） __当_极电，解其质电溶极液反为应C为uS_OZ_4溶_n_液_－_时_2_e：__-_Z=_n_Z电，n极2+ 该反应是__氧___化___反应；Cu电极是__正__极， 其电极反应为__C_u_2_+_+__2_e__-__=__C,该u反应是__还___原____反应.
原电池的工作原理
在整个装置的电流回路中，溶液中的电 流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电 子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液 因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则 由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多 而带负电荷。溶液不保持电中性，这两 种因素均会阻止电子从锌片流向铜片， 造成电流中断。

若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是 什么？
六、设计盐桥原电池的思路： 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
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag
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。
1)“热敷袋”是利用 铁被氧化
放出热量。
2)炭粉的主要作用是
。
与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化
3)加入氯化钠的主要作用是
。
氯化钠溶于水、形成电解质溶液
课堂练习
1、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升气体，则流过导线的电 子为_0__.0__1_5___ mol,溶液的pH值变____大___（溶 液体积变化忽略不计）
2、市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、
提出问题：
我们在必修2中学习过的将锌片和铜片 置于稀硫酸或硫酸铜的原电池，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？
主要原因：(一)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。 (二)铜离子会在锌棒表面发生反应析出铜单质， 阻止反应继续发生。
改进措施：将锌片和硫酸溶液隔开来，不放在 同一个烧杯中，再进行实验。

归纳小结
▪ 1、进一步了解原电池的工作原理 ▪ 2、认识双液原电池的优点 ▪ 3、设计简单的双液原电池并书写电
极反应式 4、了解盐桥的作用和几组基本概念
巩固练习
1、Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原 电池中：①Cu作正____极, ②Fe作负____极 电极反应式是：负极_F_e_-_2_e_-_=_F__e_2+_
1、只要有坚强的意志力，就自然而然地会有能耐、机灵和知识。2、你们应该培养对自己，对自己的力量的信心，百这种信心是靠克服障碍，培养意志和锻炼意志而获得的。 3、坚强的信念能赢得强者的心，并使他们变得更坚强。4、天行健，君子以自强不息。5、有百折不挠的信念的所支持的人的意志，比那些似乎是无敌的物质力量有更强大 的威力。6、永远没有人力可以击退一个坚决强毅的希望。7、意大利有一句谚语：对一个歌手的要求，首先是嗓子、嗓子和嗓子……我现在按照这一公式拙劣地摹仿为：对 一个要成为不负于高尔基所声称的那种“人”的要求，首先是意志、意志和意志。8、执着追求并从中得到最大快乐的人，才是成功者。9、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 10、发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自己发现的意志，并把研究继续下去。11、我的本质不是我的意志的结果， 相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。12、公共的利益，人类的福利，可以使可憎的工作变为可 贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。13、立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶，叶而后花。14、意志的出现不是对愿 望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识水平上。15、无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。16、即使 遇到了不幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。17、最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。18、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下 去。19、意志若是屈从，不论程度如何，它都帮助了暴力。20、有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。21、意志坚强，就会战胜恶运。22、只有刚强的人，才有神 圣的意志，凡是战斗的人，才能取得胜利。23、卓越的人的一大优点是：在不利和艰难的遭遇里百折不挠。24、疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。25、能 够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。26、钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中 锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。27、只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。28、立志不坚，终不济事。29、功崇惟志，业广惟勤。30、一个崇高 的目标，只要不渝地追求，就会居为壮举；在它纯洁的目光里，一切美德必将胜利。31、书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。32、您得相 信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。33、 告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。34、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。35、一个人所能做的就是做出好榜样，要有勇气在风 言风语的社会中坚定地高举伦理的信念。36、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。37、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今 天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。38、一个有决心的人，将会找到他的道路。39、在希望与失望的决斗中，如果 你用勇气与坚决的双手紧握着，胜利必属于希望。40、富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈。41、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。42、生命里最重 要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚持来完成它。43、事业常成于坚忍，毁于急躁。我在沙漠中曾亲眼看见，匆忙的旅人落在从容的后边；疾驰的骏马落在后头， 缓步的骆驼继续向前。44、有志者事竟成。45、穷且益坚，不坠青云之志。46、意志目标不在自然中存在，而在生命中蕴藏。47、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。 48、思想的形成，首先是意志的形成。49、谁有历经千辛万苦的意志，谁就能达到任何目的。50、不作什么决定的意志不是现实的意志；无性格的人从来不做出决定。我终 生的等待，换不来你刹那的凝眸。最美的不是下雨天，是曾与你躲过雨的屋檐。征服畏惧、建立自信的最快最确实的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。 真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。生活真象这杯浓酒，不经三番五次的提炼呵，就不会这样可口！人格的完善是本，财富的确立是末能力可以慢 慢锻炼，经验可以慢慢积累，热情不可以没有。不管什么东西，总是觉得，别人的比自己的好！只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹 出世间的绝唱。对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。不要因为寂寞而恋爱，孤独是为了幸福而 等待。每天清晨，当我睁开眼睛，我告诉自己：我今天快乐或是不快乐，并非由我所遭遇的事情造成的，而应该取决于我自己。我可以自己选择事情的发展方向。昨日已逝，

2.工作原理：
锌半电池 负极: Zn －2e - = Zn 2+
铜半电池 正极： Cu2+ + 2e - = Cu
电池反响：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
思考： 1.改进后的装置为什么能够持续、稳定 的产生电流？ 2.盐桥在此的作用是什么？
认识盐桥
〔1〕盐桥的成分：饱和的KCl溶液和琼脂 〔2〕盐桥的作用：
练习：
利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原 电池，画出示意图，写出电极反响。
Fe Fe Cu Cu
负极：Fe – 2e- =Fe2+
CuSO4 FeSO4 CuSO4
正极：Cu2+ +2e- =Cu
二、原电池正负极判断
1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子〔电流〕流动的方向判断 3.根据电极反响类型判断
负极－－ 失 电子，发生 氧化 反响
正极－－ 得 电子，发生 复原 反响
三、原电池原理的应用
1.设计原电池
2.判断金属的活动性
3. 加快反响速率 (1)实验室制取氢气，用锌与稀硫酸反响。 锌用纯锌好，还是用粗锌好〔杂质为碳〕？ (2)如果只有纯锌、稀硫酸和硫酸铜，怎 么4.防办止？金属被腐蚀
例：镀锌铁比镀锡铁耐用
练1.（07海南）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的材料是 Cu ；电解质溶液Y是AgNO3溶液 （2）银电极为电池的 正 极，发生的电极反应为2Ag++ 2e- = 2Ag

②将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得 单纯的电极反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。提高原 电池效率。
4．原电池的构成条件
二、原电池的设计 1．原电池的组成：原电池是由两个半电池 组成，如锌铜原电池 是锌半电池和铜半电池通过 盐桥连接。
2．原电池设计关键 (1)外电路 负极(还原性较强 的物质)―导―e－线→正极(较稳定的金属或能导电的 非金属)。 (2)内电路 将两极浸入 电解质溶液中，使阴、阳离子做 定向移动。阴离子 移向 负极，阳离子移向 正极。
4．设计原电池 Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中画出能形 成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)
负极：________，电极反应：___________________________； 正极：________，电极反应：______________________________。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)任何自发的放热反应均可设计原电池反应。
()
(2)原电池反应将氧化反应和还原反应分在不同区域同时进行。
() (3)盐桥中的阴离子移向正极区域，使正极区溶液呈电中性。
()
(4)Fe—CuSO4(aq)—Cu 形成的原电池的负极反应为 Fe－3e－
===Fe3＋。
1234 5
(2)若原电池装置为图 2，
①电极材料 X 可以是________(填字母，下同)。
a．铁
b．铜
c．石墨
②电解质 Y 是________。
a．FeSO4
b．CuSO4
c．CuCl2
1234 5
[答案] (1)①铜(或其他合理答案) 铁 ②有红色物质析出 (2)①bc ②bc

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的 金属。
B．在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的电 极是正极。
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电 极被还原。
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极。
问题3：你可以从那些方面来判断原电池的正负极？
电极材料、离子移动方向、电子流向、 电流方向、氧化还原方面、实验现象等 等
④ 现象：Zn棒变细，Cu棒 变粗，蓝色溶液变 浅
[问题切入]
问题8：人们发现，按此方法设计的原电池，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？
A
单液原电池
H2SO4 溶液 主要原因：负极与阳离子直接接触【说明】由于右图装置中Cu2+与 Zn直接接触，Zn失电子后， Cu2+可以直接在锌片上得到电子，所 以这种原电池的效率不高，电流在短时间内就会衰减。
＊根据组成原电池的两极材料判断：
一般活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
＊根据原电池两极发生的变化来判断：
失电子发生氧化反应是负极， 得电子发生还原反应是正极。
＊根据电子移动方向或者电流的方向来判断：
电流是由正极流向负极； 电子流动方向是由负极流向正极。
1、已知反应 Cu ＋ 2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2 ， 请设计原电池，写出电极反应式。
强到弱的顺序为 (a>c>d>)b
有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、 水果 （西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置
使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。
用水果和现有的实验器材试做水果电池
你知道吗？ 2380块橙子能给一个手机充电

总反应式:
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
.
.
.
一、原电池原理： 1. 原电池：将化学能转化为电能的装置。
失e-，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
负极
原电池
正极 还原反应 阳离子
阴离子 电解质溶
液
二. 原电池的构成条件： （1）首先是自发的氧化还原反应； （2）两种金属活泼性不同的电极； （3）电解质溶液 （4）闭合回路
（金属和金属或金属和非金属导体） 3、电解质溶液
4、闭合回路
①电解质溶液；②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电 解质溶液
1.下列哪几个装置能形成原电池？
Zn Cu
Cu
Fe
Cu
H2SO4
H2SO4
√
A
Zn Cu
Zn
B
Cu
√
C
Zn Cu
酒精
H2SO4 H2SO4
D
E
√
F
请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极， 写出电极反应式和总反应式.
盐桥的作用： (1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触
(2)平衡电荷
第四章第一节：原电池
二、由两个半电池组成原电池的工作原理
1、把氧化反应和还原反应分开在不同区域 进行，再以适当方式连接，可以获得电流。
第四章第一节：原电池
2、原电池的正负极的判断方法
微观判断 （根据电子流动方向）
宏观判断 较活泼的电极材料 ①根据电极材料
改进措施？ 将锌片与硫酸铜溶液隔离
硫酸锌溶液
硫酸铜溶液
上述装置构成原电池了吗？为什么？
怎样才能构成原电池呢？

ZnSO4
A
Cu
CuSO4
1、盐桥起什么作用？ 、盐桥起什么作用？ 2、确定该原电池的正、负极，判 、确定该原电池的正、负极， 断电子的流动路线及溶液中阴、 断电子的流动路线及溶液中阴、 阳离子移动趋势？ 阳离子移动趋势？ 3、分析原电池的构造，并写出原 、分析原电池的构造， 电池中的两个电极反应和电池反 应方程式。 应方程式。
思考: 思考 怎样改进原电池的装置， 怎样改进原电池的装置，才能获 得持续、稳定的电流呢？ 得持续、稳定的电流呢？
实验探究2 实验探究2
按下图所示, 将置有锌片的ZnSO 按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的 溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象? CuSO4溶液分别通过导线与电流计连接，有什么现象? 电流计指针不偏转， 电流计指针不偏转，且 铜片和锌片上均无明显 现象（ 现象（即:无电子定向 移动） 移动）
第四章 电化学基础
第一节 原电池
复习与回顾
1、原电池的定义： 将化学能转变为电能的装置。 2、原电池的实质： 将氧化还原反应的电子转移变成电子的定 向移动。即将化学能转化成电能。 3、组成原电池的条件：
A Zn Cu Zn
A Zn Zn
A C
煤油 (x) A Zn H+ － SO42－ + H
H2SO4
H+ － SO42－ + H (x)
H2SO4
H+ － SO42－ + H (√) A Cu
H2SO4
木条 (x)
Zn
H SO42— + H
H2SO4
+
H+ － + SO42－ H
H2SO4
(x)