第一节 原电池2

第一节 原电池
教学目的:
1、了解原电池的工作原理和形成原电池的条件，能够写出电极反应式和电池反应方程式.
2、体验化学能与电能相互转化的探究过程，通过实验培养学生观察能力与分析思维能力
3、引导学生以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法
教学重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式
教学难点：
原电池的工作原理、电极反应式和电池反应方程式的书写

教学过程：
引入：
在必修2中我们学习了原电池的相关知识，现在首先一起来回忆一下。

原电池的概念：将化学能转化为电能的装置
组成原电池的条件：两极一液一导线，自发反应是关键。
(1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极，其中活泼性较强的做负极
(2)电极材料均插入电解质溶液中，电极可能与电解质溶液反应也可能不反应
(3)两极相连形成闭合回路，可以是导线相连接也可以是两电极接触
第四章 电化学基础
第一节 原电池
[讲]前面我们所学过的Cu—Zn原电池，是便于说明原电池化学原理的最简单的一种装置。
如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。
这是什么原因呢？主要是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，我们又设计了一种更为科学的原电池装置。
[设计实验]在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液
用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导
线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流计，观察现象。

［学与问］什么是盐桥？

盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥可使
由它连接的两溶液保持电中性，
[现象]（1）电流表指针发生偏转，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。
（2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。
（3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。
[讲]发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn2＋进入溶液，电子通过导
线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu2＋从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从
锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。
锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应； 铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应
总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋
[讲]一定时间后，溶液会因带电离子的积累（ZnSO4溶液中的Zn2＋离子过多，CuSO4溶液中的
SO42-离子过多）而阻碍电子的转移。但是如果有盐桥存在，随着反应的进行盐桥中的Cl—会
移向ZnSO4溶液，K+会移向CuSO4溶液，以中和过剩的电荷，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保
持电中性，起了沟通电路的作用，使氧化还原反应反应能继续进行，从而使原电池不断的产
生电流。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能就转变成外电路上电子流动的电能。
从铜--锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一
个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。中间通过盐桥连接起来。组成半电池的导体叫
电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反应的电极叫惰性电极，
如铜电极。
[过渡]根据铜--锌原电池的组成，如何将一个现有氧化还原反应设计成为原电池？
二、设计原电池
从理论上讲，任何一个可自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，用还原性较强
的物质作为负极，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，
用氧化性较强的物质做正极，氧化剂在正极得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外
电路中则有电流产生。
根据氧化还原反应Cu+2Fe3＋==2Fe2＋+Cu2＋，设计原电池，指出正负极，写出电极反应

[分析] ①铜被氧化，铜作负极，正极应选择比铜不活泼的金属或石墨，用氯化铁溶液作电
解质溶液；②发生氧化反应和还原反应的均为离子，因此应选择惰性材料作电极。
氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计
成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与
氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。
三、电极方程式的书写
原电池这一节的难点就是电极方程式的书写，书写电极方程式的时候首先要遵循质量守
恒、电子得失守恒和电荷守恒三大原则。
1、
先分析原电池装置中的正负极，然后根据正负极反应规律书写电极反应式：

负极：失去电子，发生氧化反应 正极：得到电子，发生还原反应
如：Cu+2Fe3＋==2Fe2＋+Cu2＋
2、
注意负极发生氧化反应时生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，

则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。
如：铅蓄电池中负极为Pb，正极为PbO2，电解质溶液为稀硫酸，由于负极生成的Pb2+会与

SO42—结合成沉淀，所以：负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
3、
若正极上的反应物为O2且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应中，且

生成OH—，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，生成H2O。

如：酸式：负极：2H2--4e-=4H+ 碱式：负极：2H2--4e-+4OH—=4H2O
正极：O2+4H++4e-=2H2O 正极：2H2O+ O2+4e-=4OH—
4、
正负极反应式相加即得到电池反应的总反应式，书写的时候可以先写出容易一极的反

应式，然后用总反应式相减即可得到另一极的反应式。

［小结］原电池的基本类型：
（1）只有一个电极参与反应的类型：负极溶解，质量减小；正极本身不参与反应，但是在
正极可能有气体产生或正极质量增大。

（2）两个电极都参与反应的类型：例如：充电电池类的：蓄电池、锂电池、银锌电池等。
（3）两个电极都不参与反应的类型：两极材料都是惰性电极，电极本身不参与反应，而是
由引入到两极的物质发生反应，如：燃料电池，燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。