高中化学选修四__原电池

Al
稀硫酸溶液 NaOH溶液
某原电池的总反应的离子方程式为：
2Fe3++Fe == 3Fe2+，
不能实现该反应的原电池组成是（ CD
）
A、正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
形成原电池需要 哪些条件呢?
• 形成原电池的条件：
1．有活动性不同的电极
2．电极材料均插入电解质溶液 3．两极相连形成闭合回路
e
Zn 负 极
氧 化 反 应
金属失 电子变 成阳离 子进入 H+得电 子生成 氢气放 出
正 Cu 极
还 原 反 应
外 电 路
电解质溶液
内 电 路
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
得出结论
盐桥的作用：
（1）使整个装置构成通路 （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。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。
动动脑
1、请你根据化学反应: Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2 判断右边原电池的正、负极， 并写出电极反应式。
A
Cu
C
负极：Cu-2e = Cu2+ 3+ 正极：2Fe +2e = 2Fe2+
-
FeCl3溶液
A
2、请判断右边原电池的正、负极？ 并写出电极反应式 Mg 提示： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
总反应：２Ｈ＋＋Ｚn ＝Ｈ２↑+Ｚn２＋
电子流动方向与电流方向
电子流动方向：
负极（Zn）
导线
正极（Cu)
电流方向：
正极 导线 负极 溶液 正极
联系Cu-- Zn原电池讨论 1.原电池的正负极如何规定的呢?
2.正负极上分别发生什么反应呢? 3.正负极物质的特征是什么?
正负极的确定方法
负极：
电子流出的一极，为较活泼 的金属，发生氧化反应 正极：
• 下列关于原电池的叙述正确的是（ B ） • A、构成原电池的正极和负极必须是两种 不同的金属 • B、原电池是将化学能转变为电能的装置 • C、原电池中电子流出的一极是负极，该 极被还原 • D、原电池放电时，电流的方向是从负极 到正极
Zn +
+ 2+ 2H =Zn
+ H2↑
Cu极上放出了H2，说明在 Cu 极上发生了反应：
3.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 ( B) A． a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D． b > d > c > a
例题：
1.下列哪几个装置能形成原电池？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Fe
Cu
A
V H SO
2
B
V
H2SO4
C
Cu
X
H 2SO 4
Fe Cu
D
X
NaCl溶液
4
Zn
Cu
Zn
Zn
Cu
E
V
F
Cu SO 4
X
M
酒精
XNaCl溶液 X H SO
2
N
4
H2SO4
Cu
O
V
H 2SO 4
2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2Biblioteka Baidu=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是（ ） C
A
正极 负极 电解质溶 液 Zn Cu CuCl2
B
Cu Zn
C
Cu Zn
D
Fe Zn HCl
H2SO4 CuSO4
例题：
1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌 组成原电池时，锌为负极，此金属是( B ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解 质溶液的pH( C ) A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小
2 ．马口铁和白铁一旦有划痕后， Al Zn Fe Sn 在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速 (H) Cu 度快？
设计实验 正极:Cu －2e ＝ Cu2+
电池实验装置？判断电流方向， 写出电极反应式，并用实验证明。 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
如何利用下列反应设计一个原 负极 :2Fe3+＋2e ＝2Fe2+
一、原电池——
把化学能转化为电能的装置。
原理分析
发生了一个氧化还原反应：
Zn
+ 2H+=Zn2+ +
H2 ↑
将氧化还原反应中还原剂失 去的电子经过导线传给氧化剂， 使氧化反应和还原反应分别在两 极上进行,产生电流.
电子的运动：
电子的定 向移动形 成电流。
电子流出 的一极是 Zn
电子流入 - e - -的一极是 e e e -Cu e e 正极
原电池原理及应用
原电池原理实验
实验步骤
1、锌片插入稀硫酸
2、铜片插入稀硫酸 3、锌片、铜片上端连接在 一起插入稀硫酸 4、锌片、铜片之间连电流 表插入稀硫酸
发生了什么反 铜 片上为什么 实验现象 应? Zn 这种装置的反应与 会有气泡产生？ 与稀硫酸直接作用有 锌片上有气泡产生 什么不同？由这种装 置能起到什么样的作 无现象用？ 铜片上产生气泡 电流计发生偏转
电极材料: 电解质溶液:
Cu---C FeCl3
练习
1.下列装置中能组成原电池形成电流的 是 (C )
A
A
A
Zn
Cu
Cu
Cu
Zn
Cu
Zn
Cu
H2SO4
H2SO4
CuSO4
C2H5OH
2 ．Ｘ、Ｙ、Ｚ都是金属，把Ｘ浸 入Ｚ的硝酸盐溶液中，Ｘ的表面有 Ｚ析出。Ｘ与Ｙ组成原电池时，Ｙ 为电池的负极。Ｘ、Ｙ、Ｚ三种金 属的活动性顺序为（ C ） Ａ、Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ、Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ、Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ、Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
问题： 上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸 的原电池，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？
讨论：
造成的主要原因：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，设计如下图（书P71图4-1）所示 的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？
电子流入的一极，为较不活 泼的金属，发生还原反应
伏打电池
• 1791 年意大利生理学家 Galvani 发现了以金属片接触青蛙肌肉时， 有收缩的现象发生。当时 Galvani 误以为此现象为青蛙肌 肉所产生的动物电流所致，但在 1800 年意大利的物理学家 Volta 则透过不同的金属间以一液体相 接所形成的伏特电池，说明了青 蛙肌肉的收缩实际上是因不同金 属片间的电位差透过青蛙肌肉作 为电解液而产生的电流所致。
思考：
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。
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu + 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
＋ ２Ｈ ＋２e＝Ｈ ２↑
西红柿
土豆 萝卜
负极
（Zn）
e（Cu） e ee e 2+ Zn 2+ 2+ e + 2+ 2+ Zn Zn Zn 2+ 2+ H Zn Zn e Zn Zn e SO
eeee-
2222SO SO 4 SO 4 44
H2SO
4
原电池的电极反应与名称：
正极：
２Ｈ＋＋２e＝Ｈ２↑（得e-还原反应）
负极：
Ｚn－ ２e＝Ｚn２＋（失e-氧化反应）
2+ -
负极
盐桥
正极
思考感悟
1．盐桥内盛放的是什么物质？其作用是什么？
【提示】
盐桥内通常装有含有琼胶的KCl
饱和溶液；因盐桥能使离子自由通过，故盐 桥的作用是：(1)使整个装置构成通路，代替
两溶液直接接触，(2)平衡电荷。
思考：
1 ．实验室制取氢气，用锌与 稀硫酸反应。锌用纯锌好，还 是用粗锌好（杂质为碳）？为 什么？实验室只有纯的锌粒， 怎么办？