选修四化学反应原理原电池课件
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负极:（ C） Cu - 2e－ ＝Cu2+ 正极：(Cu) 2Fe3+ + 2e－ ＝2Fe2+ 总反应：2Fe3+ + Cu＝2Fe2+ + Cu2+
4.
原电池是利用自发的氧化还原反应将化学能转 化成电能的装置。那么电能能转化成化学能么？ 你能从生活实际中找出实际例子吗？
答：电能和化学能能相互转化。实际生产生活中如蓄电池放电完毕后充 电过程，利用电能电解冶炼铝和氯碱工业等。
电能与其它能量形式转化实例
火力发电站
三峡大坝
太阳能光伏发电厂
电解铝厂
氯碱工业
生活中常见电池
普通干电池手机电池
钮扣电池
“神七”用 太阳能电池
日产新型燃料电池
笔记本电脑 专用电池
电动车专用铅蓄电池
第一节：原电池
[教学目标]：
知识与技能：1.理解原电池的工作原理，能正确书写电极(半电池)反应式； 2.理解原电池溶液阴阳离子的移动方向； 3.了解盐桥在原电池中的应用； 4.体验化学能与电能转化的探究过程 过程与方法：本节课教学可采用实验探究。通过对原电池实验的探究，引导学 生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，联系实际了这 种能量转化的实际应用价值。借助实验，创设问题情景，鼓励学 生思考交流，加深理解对知识的理解。 情感态度 价值观：通过探究过程培养学生自主学习的能力和勇于探究科学知识的 精神，通过交流讨论培养学生的合作意识，通过对知识的探究 过程，使学生体验到乐趣，从而激发他们学习的兴趣。
[教学重点]：进一步了解原电池的工作原理，能够书写电级反 应式和电池反应式 [教学难点]：电极(半电池)反应、电池反应方程式的书写
下列哪几个装置能构成原电池？ 回顾原电池的构成条件？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn Zn
Cu
V H SO
2
V
H2SO4
X
H 2 SO 4
Fe
Cu
X
H2SO4 H2SO4
Cu
4
Zn
Cu
Zn
Cu
VBaidu Nhomakorabea
Cu 2SO4
X
酒精
XNaCl溶液 V
H 2S O 4
将化学能转化成电能的装置—原电池 的构成条件
1、有两种活动性不同的金属或非金属作电极 。 负极:电子流出的一极、发生氧化反应 正极:电子流入的一极、发生还原反应 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.（本质）有自发进行的氧化还原反应。
图（2）中，为什么铜片和锌片上都有气红色的金属铜 产生？为什么电流计指针会很快回到原位？说明了什 么？如何对该原电池进行改进？
分析：由于锌片与CuSO4 溶液直接接触，反应
一段时间后难以避免溶液中有Ｃｕ２＋在锌片表面 析出，即在负极锌表面构成了原电池，进一步加 速了铜在负极表面析出，导致电路中输出电流减 弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止，无 电流产生。该装置中，两电极直接与CuSO4 溶液 接触，降低了原电池的供电效率。所以要想产生 持续稳定的电流，必须对该原电池装置进行改进。
1.课本72页制作原电池 2.73页课后习题
原 电 池工作 原 理
外电路
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子
铜锌原电池 正极
Cu2++2e- =Cu
阳离子
阳离子 电解质
溶液
内电路
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应） 反 (离子方程式） 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 应 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu （化学方程式）
A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
3. 设计原电池。原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ 要求：画出有盐桥连接的该原电池的装置示意图;标明正 负极及所用材料；写出原电池电极反应和总反应。
【实验三】 教材P71“实验4-1”
实验现象： Zn ①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏 转角度随时间的延续几乎保持不变； ②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上 ZuSO4 有红色物质析出； 溶液 ③取出盐桥电流计指针回到零点。
G
盐桥
Cu
CuSO4 溶液
实验结论： Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了 原电池，能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没 有电流产生，不能形成原电池． 负 极：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋ 正 极：Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ
板书设计
• 一、正负极材料选取及判断
• 二、两级电极反应书写 • 三、原电池的工作原理
• 四、盐桥及其作用
1.判断下列哪些装置是原电池？若不是，请说明理由； 若是，请指出正负极材料，并写出电极反应式.
练 习
(× )
(√ ) 负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连 组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流 由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b 上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 (A )
电池总反应式：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋
双液原电池的工作原理 1、构造特点：
由两个半电池组成，氧化还原反应的还 原剂与氧化剂分别位于两个半电池中， 中间通过盐桥连接形成闭合回路。 ２、电极反应： 负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应） 电池反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 3、电子、电流的流向 电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）； 电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）； 内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。 外电路：
第四章 电化学基础
• 本章前言：我们已经知道化学能与热能等形式的能量可
以相互转换，严格遵循能量守恒定律。化学能与热能可以直 接转换，例如燃料的燃烧。化学能和电能之间的相互转换则 必须通过一定的装置，例如火力发电站及生活中常用的化学 电源—各种电池。电池的实用性，主要体现在能量的转换 效率。如何设计出满足生产生活需要的化学电源，是电化学 学在实际应用中要解决的重要课题。研究化学能与电能相互 装换的装置、过程和效率的科学，就是电化学。 • 从反应物与电流的关系来区分，电化学反应过程（及其 装置）可以分为两大类：产生电流的反应（发生在化学电池 中，自发的，向外输送能量）和借助电流而发生的 反应 （发生在电解池中，由外界的能量推动）。电化学的应用十 分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也 很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。下面就让我们 一道来学习电化学的一些基础知识。
【交流●改进 如何改进原电池？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。
改 进
改 进
双液原电池
盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和
琼胶作成的冻胶。用棉花塞住两端，将U形 管倒置于两电解质溶液之间，代替两溶液 的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个 烧杯中的溶液连成一个通路。
如何判断原电池正、负极？
电子流出的极 ——负极 ①根据电子流动方向 电子流入的极 ——正极 较活泼的电极材料 ②根据电极材料
——负极
较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极
③根据原电池电极发生 发生还原反应的极 ——正极 的反应
质量减少的电极 ——负极
④根据电极增重还是减 工作后 质量增加的电极 ——正极 重
４、盐桥的作用
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）让溶液始终保持电中性使电极反应得以
继续进行 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。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn 2+ 进入ZnSO4 溶 液，ZnSO 4 溶液因Zn 2+ 增多而带正电荷。同时，CuSO 4 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 。 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。
⑤根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
［问题］图（1）装置中，可以观 察到什么现象？ ［现象］纯锌片上有红色物质生 成，铜片上无现象。
CuSO4 溶液
（１）
CuSO4 溶液 （2）
［问题］图（2）电流表指针发生偏转 吗？指 针稳定吗？两个电极上都有什 么现象？ ［现象］电流表指针发生偏转，铜片表面 有红色的铜析出。随着时间的延续，电流 计指针不稳定，偏转角度变小，回到原 位，无电流产生。同时锌片表面也逐渐被 红色的铜覆盖。
4.
原电池是利用自发的氧化还原反应将化学能转 化成电能的装置。那么电能能转化成化学能么？ 你能从生活实际中找出实际例子吗？
答：电能和化学能能相互转化。实际生产生活中如蓄电池放电完毕后充 电过程，利用电能电解冶炼铝和氯碱工业等。
电能与其它能量形式转化实例
火力发电站
三峡大坝
太阳能光伏发电厂
电解铝厂
氯碱工业
生活中常见电池
普通干电池手机电池
钮扣电池
“神七”用 太阳能电池
日产新型燃料电池
笔记本电脑 专用电池
电动车专用铅蓄电池
第一节：原电池
[教学目标]：
知识与技能：1.理解原电池的工作原理，能正确书写电极(半电池)反应式； 2.理解原电池溶液阴阳离子的移动方向； 3.了解盐桥在原电池中的应用； 4.体验化学能与电能转化的探究过程 过程与方法：本节课教学可采用实验探究。通过对原电池实验的探究，引导学 生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，联系实际了这 种能量转化的实际应用价值。借助实验，创设问题情景，鼓励学 生思考交流，加深理解对知识的理解。 情感态度 价值观：通过探究过程培养学生自主学习的能力和勇于探究科学知识的 精神，通过交流讨论培养学生的合作意识，通过对知识的探究 过程，使学生体验到乐趣，从而激发他们学习的兴趣。
[教学重点]：进一步了解原电池的工作原理，能够书写电级反 应式和电池反应式 [教学难点]：电极(半电池)反应、电池反应方程式的书写
下列哪几个装置能构成原电池？ 回顾原电池的构成条件？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn Zn
Cu
V H SO
2
V
H2SO4
X
H 2 SO 4
Fe
Cu
X
H2SO4 H2SO4
Cu
4
Zn
Cu
Zn
Cu
VBaidu Nhomakorabea
Cu 2SO4
X
酒精
XNaCl溶液 V
H 2S O 4
将化学能转化成电能的装置—原电池 的构成条件
1、有两种活动性不同的金属或非金属作电极 。 负极:电子流出的一极、发生氧化反应 正极:电子流入的一极、发生还原反应 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.（本质）有自发进行的氧化还原反应。
图（2）中，为什么铜片和锌片上都有气红色的金属铜 产生？为什么电流计指针会很快回到原位？说明了什 么？如何对该原电池进行改进？
分析：由于锌片与CuSO4 溶液直接接触，反应
一段时间后难以避免溶液中有Ｃｕ２＋在锌片表面 析出，即在负极锌表面构成了原电池，进一步加 速了铜在负极表面析出，导致电路中输出电流减 弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止，无 电流产生。该装置中，两电极直接与CuSO4 溶液 接触，降低了原电池的供电效率。所以要想产生 持续稳定的电流，必须对该原电池装置进行改进。
1.课本72页制作原电池 2.73页课后习题
原 电 池工作 原 理
外电路
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子
铜锌原电池 正极
Cu2++2e- =Cu
阳离子
阳离子 电解质
溶液
内电路
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应） 反 (离子方程式） 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 应 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu （化学方程式）
A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
3. 设计原电池。原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ 要求：画出有盐桥连接的该原电池的装置示意图;标明正 负极及所用材料；写出原电池电极反应和总反应。
【实验三】 教材P71“实验4-1”
实验现象： Zn ①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏 转角度随时间的延续几乎保持不变； ②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上 ZuSO4 有红色物质析出； 溶液 ③取出盐桥电流计指针回到零点。
G
盐桥
Cu
CuSO4 溶液
实验结论： Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了 原电池，能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没 有电流产生，不能形成原电池． 负 极：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋ 正 极：Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ
板书设计
• 一、正负极材料选取及判断
• 二、两级电极反应书写 • 三、原电池的工作原理
• 四、盐桥及其作用
1.判断下列哪些装置是原电池？若不是，请说明理由； 若是，请指出正负极材料，并写出电极反应式.
练 习
(× )
(√ ) 负极：Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连 组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流 由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b 上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 (A )
电池总反应式：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋
双液原电池的工作原理 1、构造特点：
由两个半电池组成，氧化还原反应的还 原剂与氧化剂分别位于两个半电池中， 中间通过盐桥连接形成闭合回路。 ２、电极反应： 负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应） 电池反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 3、电子、电流的流向 电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）； 电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）； 内电路：阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。 外电路：
第四章 电化学基础
• 本章前言：我们已经知道化学能与热能等形式的能量可
以相互转换，严格遵循能量守恒定律。化学能与热能可以直 接转换，例如燃料的燃烧。化学能和电能之间的相互转换则 必须通过一定的装置，例如火力发电站及生活中常用的化学 电源—各种电池。电池的实用性，主要体现在能量的转换 效率。如何设计出满足生产生活需要的化学电源，是电化学 学在实际应用中要解决的重要课题。研究化学能与电能相互 装换的装置、过程和效率的科学，就是电化学。 • 从反应物与电流的关系来区分，电化学反应过程（及其 装置）可以分为两大类：产生电流的反应（发生在化学电池 中，自发的，向外输送能量）和借助电流而发生的 反应 （发生在电解池中，由外界的能量推动）。电化学的应用十 分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也 很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。下面就让我们 一道来学习电化学的一些基础知识。
【交流●改进 如何改进原电池？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。
改 进
改 进
双液原电池
盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和
琼胶作成的冻胶。用棉花塞住两端，将U形 管倒置于两电解质溶液之间，代替两溶液 的直接接触，就构成了盐桥。这样使两个 烧杯中的溶液连成一个通路。
如何判断原电池正、负极？
电子流出的极 ——负极 ①根据电子流动方向 电子流入的极 ——正极 较活泼的电极材料 ②根据电极材料
——负极
较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极
③根据原电池电极发生 发生还原反应的极 ——正极 的反应
质量减少的电极 ——负极
④根据电极增重还是减 工作后 质量增加的电极 ——正极 重
４、盐桥的作用
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）让溶液始终保持电中性使电极反应得以
继续进行 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。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn 2+ 进入ZnSO4 溶 液，ZnSO 4 溶液因Zn 2+ 增多而带正电荷。同时，CuSO 4 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 。 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。
⑤根据电极有气泡冒出：工作后，有气泡冒出的电极为正极
［问题］图（1）装置中，可以观 察到什么现象？ ［现象］纯锌片上有红色物质生 成，铜片上无现象。
CuSO4 溶液
（１）
CuSO4 溶液 （2）
［问题］图（2）电流表指针发生偏转 吗？指 针稳定吗？两个电极上都有什 么现象？ ［现象］电流表指针发生偏转，铜片表面 有红色的铜析出。随着时间的延续，电流 计指针不稳定，偏转角度变小，回到原 位，无电流产生。同时锌片表面也逐渐被 红色的铜覆盖。