选修4《第四章电化学基础》第一节原电池

[板书]第四章电化学基础

第一节原电池(primary battery)

[讲]我们已所学过的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。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，我们来设计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，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2＋而带上负电

[现象]（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，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。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。

[板书]一、原电池工作原理

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］盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。

[讲]从分析铜--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，如何利用一个现有氧化还原反应设计成为原电池

[板书]二、设计原电池

[讲]设计原理：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，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上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。

[点击试题]根据下列

氧化还原反应，设计

原电池，指出正负极，

写出电极反应。

① Cu+2Fe3＋==2Fe2＋+Cu2＋

② 2Fe3＋+2I-==2Fe2＋+I2

[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。

[投影]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