省级优质课原电池

Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
阴离子移向负极
阳离子:移向正极
氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）
负极
（还原性） 失 e－ 氧化反应 电子e－
电流Ｉ
正极
（氧化性） 得 e－ 还原反应
［结论］把氧化反应和还原反应分开在不 同的区域进行，再以适当的方式连接起来， 就可以获得电流．
判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？
由于盐桥（如KCl）的存在，其中 阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳 离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分 别中和过剩的电荷，保持溶液的电中 性，因而放电作用不间断地进行，一 直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液 与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3 代替KCl作盐桥。
B
4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处， 用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之 平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液， 片刻后可观察到的现象是 A. 铁圈和银圈左右摇摆不定
B. 保持平衡状态
C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜
D
5、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
上述原电池装置是将什么反应的化学能转 换成电能的？指出电池的正负极，并分别 写出其中负极和正极的电极反应式以及该 电池的总反应方程式。
负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）
电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电池符号： Zn ︱ ZnSO4‖ CuSO4 ︱ Cu
思考讨论：
利用此氧化还原反应来设计原电池， 写出电极反应式。并画出装置图
化3; = Cu2+ + 2Fe2+
化合价降低得2e-
（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）
装置图
Cu
C
CuCl2
FeCl3
离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
(2)比较反应速率快慢 例2 ：下列制氢气的反应速率最快的是（ D ）
A.纯锌和1mol/L 硫酸；
B.纯锌和18 mol/L 硫酸； C.粗锌和 1mol/L 盐酸； D.纯锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
(3)比较金属腐蚀的快慢
例3： 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
么能够持续、稳定的产生电流？
阅读教材72页 得出结论 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。
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。
造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直 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。 当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原 电池了，也就没有电流在产生。
Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
化合价降低得2e-
电极反应式：
负极：Cu – 2e- = Cu(NO3)
Cu
C
Cu2+ 正极：2Ag+ + 2e- = 2 Ag 电解液： Cu(NO3)2 、AgNO3
电极：负极是Cu，正极可以是Ag或C等。 AgNO3
1.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该 反应的原电池是( B ) A 电极材料 Cu、Zn B Cu、Ag C Cu、C D Fe、Zn
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？
为了避免发生这种现象，设计如下图（书 P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它 盐桥中通常装有含琼胶 的工作原理吗？
的KCl饱和溶液
此装置优点：能稳定长 时间放电
盐桥在此的作用是什么？改进后的装置为什
（2）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。
（4）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究 提出问题： 左图是原电池，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？
（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。
（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
7、原电池的正负极的判断方法
①微观判断
（根据电子流动方向）
电子流出的极 ——负极 电子流入的极 ——正极
②宏观判断：
①根据电极材料
较活泼的电极材料
——负极
较不活泼的电极材料 ——正极 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根据电极增重还是减重 （工作后） 质量减少的电极 ——负极 ④根据电极有气泡冒出： 有气泡冒出的电极为正极 （工作后）
化学电池的组成
组成 负极 正极 电解质 酸溶液 碱溶液 盐溶液 或 熔融液 能导电的物质 还原性较强的 物质(多是金 属电极本身) 流出电子 氧化反应 氧化性较强 的物质
电极材料
电极上发 生反应的 物质
电子流向
反应类型
流入电子 还原反应
1、下列装置中电流表指针会发生偏转的 是（ 3 ）
2、锌铜原电池产生电流时，阳离子 （B ） A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极
【实验验证化学能转化
为电能的客观事实】
3、原电池及其工作原理
[Cu-Zn原电池实验探究]
现象
铜片 锌片 电流表
气泡 溶解 指针发生偏转
实验结论： 导线中有 电流 通过， 电子从 锌片 流向 铜片 。
电流方向： 正极→负极
电子流动方向： 负极 →正极
负极
失电子，氧化反应
正极 Zn2+ H+ SO42得电子，还原反应
负极
盐桥
正极
4、电极反应： 半电池中的反应就是半反应，即电极反应。 正极（铜电极）：Cu2+ + 2e负极（锌电极）：Zn - 2eCu 还原反应 Zn2+ 氧化反应
电池反应： Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+（离子方程式）
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu （化学方程式）
5、电解质溶液和电极材料的选择
8、原电池原理应用
(1)比较金属活动性强弱。 例1 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强 的是（ C ） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶 解，甲上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多； C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以）
负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中；
（可以）
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
4、组成原电池的条件
（1）有两种活动性不同的金属（或一 种是非金属单质或金属氧化物）作电极。
电解质溶液 FeCl3
Fe2(SO4)3
Fe(NO3)2
CuSO4
2.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶 液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。 ①Mg—Al—稀H2SO4原电池： 负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应） 正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应） 电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑ ②Al—Mg—NaOH原电池： 负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应） 电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
(2) (1) (3)
例4： 下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)
(4)判断溶液pH值变化
例5： 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 0.015mol,溶液 0.168L升气体，则流过导线的电子为_____ 3.4 ？（溶液体积变化忽略不计） 的pH值为_________ 解： 根据电极反应： 负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e- ＝H2↑ x ＝0.015 (mol) 解得： y ＝0.015 (mol) 0.2×0.125×2－0.015 ∴ c(H+)余＝ 0.2 ＝3.75× 10﹣ 4(mol/L ) ∴pH ＝-lg3.75 ×10－4 ＝4 -lg3.75 ＝4 -0.6 ＝3.4