高中化学 4.1《原电池》课件1 新人教版选修4_最新修正版
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阴离子 盐桥
阳离子
Cu2++2e- =Cu 内电路
2e-
电极反应总式： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 原电池反应本质：化学能 氧化还原反应 电能
最新修正版
15
6、原电池的设计
（1）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。
A
Cu
Zn
A
Zn
Cu
H2SO4
ZnSO4
最新修正版
H2SO4
17
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 Fe Cu Cu 负极：Fe – 2e- =Fe2+
CuSO4
FeSO4 CuSO4
正极：Cu2+ +2e- =Cu
最新修正版
18
请根据氧化还原反应 :
练
Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
一
设计成原电池。你有哪些可行方案?
练
负极： Cu Cu – 2e- = Cu2+
正极： 比Cu不活泼的金属或石墨
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
电解质溶液： Fe2(SO4 )3、FeCl3等
若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是 什么？
第四章 电化学基础 第一节 原电池
最新修正版
1
电化学：指研究化学能与电能之间相互转
换的装置、过程和效率的科学。
按过
｛ 电 程
化及 学装
1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等)
反 置 2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池)
应分
最新修正版
2
1、原电池的定义：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
盐桥的作用：
（1）是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；（2）是离 子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来 补充，Cu2+发生还原反应，需要阳离子来补充；而作为KCl饱 和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。
最新修正版
12
盐桥制法：将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生
裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶 液中即可。
（2）电池的电极材料必须能导电
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极
②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极
③金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极
④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
最新修正版
16
课堂练习（上述原理的应用）
1.根据上述原理,为获得较长时间的稳定电 流,如何将必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成 的原电池（如左下图）进行简单改装？
A
V
H2SO4
B
V
H2SO4
C
X
NaCl溶液
VD
Zn Cu Fe Cu Zn
Cu
Cu
酒精
NaCl溶液
H2SO4 H2SO4
H2SO4
E
F
VX
M
X
N
O
X
V
最新修正版
8
对由于锌片与硫酸铜溶液直接接 触，铜在锌片表面析出，锌表面也 构成了原电池，进一步加速铜在锌 表面析出，致使向外输出的电流强 度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖 后，不再构成原电池，也就没有电 流产生。
负极：氧化反应
②电极
活泼金属失电子变阳离子
反应
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
最新修正版
6
5、原电池的正负极的判断方法
微观判断
电子流出的极 ——负极
（根据电子流动方向） 电子流入的极 ——正极
宏观判断：
较活泼的电极材料 ——负极
①根据电极材料
较不活泼的电极材料 ——正极
2、原电池反应的本质：氧化还原反应
3、构成原电池的条件：
①两个活动性不同的金属（或其中一种为 非金属，即作导体用）作电极。
②电解质溶液
③形成闭合回路
④在这种电解质溶液中能自发地进行氧化还原 反应
最新修正版
3
原电池工作原理
负极 Zn－2e- = Zn2+ 氧化反应 正极 2H++2e-=H2↑ 还原反应
最新修正版
19
2. 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 Cu ； 电解质溶液Y是 AgNO3 ；
（2）银电极为电池的 正 极，
发生的电极反应为
；
X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从 X 电极
发生氧化反应的极 ——负极
②根据原电池电极发生
的反应
发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极
③根据电极质量的变化
工作后
质量减少的电极 ——负极
④根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
最新修正版
7
思考与练习
下列哪几个装置能形成原电池？
Zn
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Fe
Cu
H2SO4
最新修正版
13
锌半电池 负极反应：Zn-2e-= Zn2+ 铜半电池 正极反应：Cu2++2e- = Cu
电池总最反新修正应版 ：Zn+Cu2+= Zn2++C14 u
铜锌双液原 电 池 原 理
失e-，沿导线传递，有电流产生
外电路
氧化反应
还原反应
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e-=Zn2+
阳离子 电解质 溶液
流向 Ag 电极。
最新修正版
20
3.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 D
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
CuSO4 溶液
思考：如何才能得到持续稳定的电流？
最新修正版
9
实验探究
在原有实验基础上进行改进，设计成一个能 产生持续稳定电流的原电池。
导线
最新修正版
10
锌铜原电池装置示意图
最新修正版
11
装置特点：
由两个半电池组成，锌 和锌盐组成锌半电池，铜和 铜盐组成铜半电池；每个半 电池中的电极与电解质溶液 互不反应，中间通过盐桥连接 形成闭合回路。
Zn - 灯泡
负
总反应式:
Cu
正
Zn+2H+= Zn2++H2↑
Zn2+ H+ H+
现象：
锌棒溶解，铜棒上有气泡
稀硫酸
最新修正版
4
原电池工作原理
负极
e-
正极
A
Zn-
Cu
Zn2+
H+ H+ SO42-
阳离子
正极
负极 阴离子
最新修正版
5
4、原电池反应原理
①粒子流向
电子：负极→正极 电流：正极→负极
溶液中阴离子→负极 溶液中阳离子→正极
阳离子
Cu2++2e- =Cu 内电路
2e-
电极反应总式： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 原电池反应本质：化学能 氧化还原反应 电能
最新修正版
15
6、原电池的设计
（1）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。
A
Cu
Zn
A
Zn
Cu
H2SO4
ZnSO4
最新修正版
H2SO4
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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 Fe Cu Cu 负极：Fe – 2e- =Fe2+
CuSO4
FeSO4 CuSO4
正极：Cu2+ +2e- =Cu
最新修正版
18
请根据氧化还原反应 :
练
Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
一
设计成原电池。你有哪些可行方案?
练
负极： Cu Cu – 2e- = Cu2+
正极： 比Cu不活泼的金属或石墨
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
电解质溶液： Fe2(SO4 )3、FeCl3等
若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是 什么？
第四章 电化学基础 第一节 原电池
最新修正版
1
电化学：指研究化学能与电能之间相互转
换的装置、过程和效率的科学。
按过
｛ 电 程
化及 学装
1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等)
反 置 2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池)
应分
最新修正版
2
1、原电池的定义：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
盐桥的作用：
（1）是离子通道，与外电路的电子通道相衔接；（2）是离 子库，为保持溶液电中性，氧化作用产生的Zn2+需要阴离子来 补充，Cu2+发生还原反应，需要阳离子来补充；而作为KCl饱 和溶液盐桥有足够的离子供给，所以是离子库。
最新修正版
12
盐桥制法：将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生
裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶 液中即可。
（2）电池的电极材料必须能导电
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极
②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极
③金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极
④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
最新修正版
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课堂练习（上述原理的应用）
1.根据上述原理,为获得较长时间的稳定电 流,如何将必修2中由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成 的原电池（如左下图）进行简单改装？
A
V
H2SO4
B
V
H2SO4
C
X
NaCl溶液
VD
Zn Cu Fe Cu Zn
Cu
Cu
酒精
NaCl溶液
H2SO4 H2SO4
H2SO4
E
F
VX
M
X
N
O
X
V
最新修正版
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对由于锌片与硫酸铜溶液直接接 触，铜在锌片表面析出，锌表面也 构成了原电池，进一步加速铜在锌 表面析出，致使向外输出的电流强 度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖 后，不再构成原电池，也就没有电 流产生。
负极：氧化反应
②电极
活泼金属失电子变阳离子
反应
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
最新修正版
6
5、原电池的正负极的判断方法
微观判断
电子流出的极 ——负极
（根据电子流动方向） 电子流入的极 ——正极
宏观判断：
较活泼的电极材料 ——负极
①根据电极材料
较不活泼的电极材料 ——正极
2、原电池反应的本质：氧化还原反应
3、构成原电池的条件：
①两个活动性不同的金属（或其中一种为 非金属，即作导体用）作电极。
②电解质溶液
③形成闭合回路
④在这种电解质溶液中能自发地进行氧化还原 反应
最新修正版
3
原电池工作原理
负极 Zn－2e- = Zn2+ 氧化反应 正极 2H++2e-=H2↑ 还原反应
最新修正版
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2. 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 Cu ； 电解质溶液Y是 AgNO3 ；
（2）银电极为电池的 正 极，
发生的电极反应为
；
X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从 X 电极
发生氧化反应的极 ——负极
②根据原电池电极发生
的反应
发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极
③根据电极质量的变化
工作后
质量减少的电极 ——负极
④根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
最新修正版
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思考与练习
下列哪几个装置能形成原电池？
Zn
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Fe
Cu
H2SO4
最新修正版
13
锌半电池 负极反应：Zn-2e-= Zn2+ 铜半电池 正极反应：Cu2++2e- = Cu
电池总最反新修正应版 ：Zn+Cu2+= Zn2++C14 u
铜锌双液原 电 池 原 理
失e-，沿导线传递，有电流产生
外电路
氧化反应
还原反应
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e-=Zn2+
阳离子 电解质 溶液
流向 Ag 电极。
最新修正版
20
3.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 D
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
CuSO4 溶液
思考：如何才能得到持续稳定的电流？
最新修正版
9
实验探究
在原有实验基础上进行改进，设计成一个能 产生持续稳定电流的原电池。
导线
最新修正版
10
锌铜原电池装置示意图
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11
装置特点：
由两个半电池组成，锌 和锌盐组成锌半电池，铜和 铜盐组成铜半电池；每个半 电池中的电极与电解质溶液 互不反应，中间通过盐桥连接 形成闭合回路。
Zn - 灯泡
负
总反应式:
Cu
正
Zn+2H+= Zn2++H2↑
Zn2+ H+ H+
现象：
锌棒溶解，铜棒上有气泡
稀硫酸
最新修正版
4
原电池工作原理
负极
e-
正极
A
Zn-
Cu
Zn2+
H+ H+ SO42-
阳离子
正极
负极 阴离子
最新修正版
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4、原电池反应原理
①粒子流向
电子：负极→正极 电流：正极→负极
溶液中阴离子→负极 溶液中阳离子→正极