原电池PPT课件

［小结］一、双液原电池的工作原理
１、构造特点： 由两个半电池组成，每个半电池中的电极与 电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与 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）
0.168L升气体，则流过导线的电子为__0_._0_15mol,溶液 的pH值为_____3_.4___？（溶液体积变化忽略不计）
解： 根据电极反应： 负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e- ＝H2↑
得： 2H+ —— 2e——H2↑
2
2 22.4
x
y 0.168
解得：
x ＝0.015 (mol) y ＝0.015 (mol)
C.原电池工作中总是负极溶解，正极上有 物质析出
D.原电池的正极是还原剂，总是溶液中的 阳离子在此被还原
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；
实验现象：
电极本身溶解的为负极，电极上有金属或气体析出的为正极
1.判断下图装置，哪些能形成原电池（ ） A E F
Fe
Cu
N a C l溶 液
(F)
2.发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学 反应是（ C D ）
A、C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H＞0
B、NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H＜0
理论解释 ：生物电观点
形形色色的电池
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑 专用电池
摄像机 专用电池
“神六”用 太阳能电池
【复习一 】构成原电池的条件：两极一液一连线
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。
负极（活泼金属）：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
电子流出、发生氧化反应
正极（较不活泼金属或非金属）：电子流入、发生还原反应
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；
(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。
参考答案
G
Zn(-)
(+)
Pt
G
Zn(-)
盐桥
C (+)
FeCl3溶液
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）
铜片上： 2Ｈ＋＋２ｅ-=H2 ↑ 总反应： Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑
［复习二］原电池的工作原理
氧化还原反应（本质：反应物之间有电子转移）
负极
（还原性）
电子e－ 电流Ｉ
正极
（氧化性）
失e－
得e－
氧化反应
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．
第四章 电化学基础
第一节 原电池
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
原电池的雏形
1780年，意大利生物学家伽伐尼(Galvani,L.) 在做青蛙的解剖实验时发现有青蛙抽搐现象。
小结： 将原电池反应中的氧化反 应与还原反应分开在两个不同 区域内进行，再以适当的方式 连接起来，从而获得了稳定持 续的电流。
一、双液原电池的工作原理
［实验一］按下图进行实验，注意观察现象．
G
［实验现象］
盐桥
①电流计指针偏转，并指示电子是
Zn
Cu
由锌片流向铜片；（向正极偏转）
②锌片溶解，质量减少；
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：
（工作后）
有气泡冒出的电极为正极
1.关于原电池的叙述中正确的是（ B ） A.构成原电池两极的必须是两种不同金属 B.内电路阳离子移向的一极为正极，外电 路电子流出的一极为负极
∴ c(H+)余＝0.2×0.1250×.22－0.015 ＝3.75× 10﹣ 4(mol/L )
∴pH ＝-lg3.75 ×10－4 ＝4 -lg3.75 ＝4 -0.6 ＝3.4
化学电池的组成
组成 电极材料
负极
正极
能导电的物质
③取出盐桥电流计指针回到零点。 实验结论：
Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原 电池（双液原电池），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．
利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液 原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的 示意图，并写出电极反应。
CuSO4 溶液
电流表指针发生 偏转，但不稳定。
两个电极上都有 红色物质生成
CuSO4 溶液
分析：
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。
思考：如何才能得到 持续稳定的电流？
③铜片上有红色物质析出。
CuSO4溶液
CuSO4溶液
[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池，称为铜锌原电池． 负极（锌片）：Ｚｎ－２ｅ－＝Ｚｎ２＋ 正极（铜片）：Ｃｕ２＋＋２ｅ－＝Ｃｕ
总电池反应式是：Ｚｎ＋Ｃｕ２＋＝Ｃｕ＋Ｚｎ２＋
［实验二］继续观察实验一装置中电流计电流强 度随时间延续的情况，以及锌片表面的变化。 实验现象：指针偏转角度渐渐减少，同时锌片表 面有铜析出。
1、原电池的定义：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2、原电池反应的本质： 氧化还原反应
3、构成原电池的条件：原电池是由两个半电池组成的
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（前提条件）
4、电极反应： 半电池中的反应就是半反应，即电极反应。
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：
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
发生氧化反应的极 ——负极
E
F
VX
M
X
XN
（１） （２）
［问题］在左图（１）装置中，可以观 察到什么现象？
［现象］锌片上有气泡，铜片上无气泡 ［分析］Ｚｎ片能与稀硫酸直接反应放
出氢气
Ｚｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑
［问题］在左图（２）装置中，可以观 察到什么现象？ ［现象］锌片溶解，铜片上有气泡 ［分析］ 锌片上：Ｚｎ－２ｅ-=Ｚｎ２＋
［小结］ 二、原电池的原理及形成条件
1、原电池的定义：化学能转变为电能的装置。
２、构成原电池的条件：两极－液－连线 （1）有两种活动性不同的金属（或金属与非金属）作电极。 （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）氧化还原反应（前提条件） 3、原电池的电极： ①材料种类：金属—金属（活泼性不同）； 金属—非金属；金属—金属氧化物等。 ②负极：还原剂发生氧化反应的一极； 正极：氧化剂发生还原反应的一极； ③正、负极的判断方法： 电流计指针的偏转方向： 电子流出或电流流入的一极为负极， 电子流入或电流流出的一极为正极
6、电解质溶液和电极材料的选择
（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
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 （前提条件）
思考与练习
下列哪几个装置能形成原电池？
Zn
Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Cu
H 2S O 4
A
V
Zn
H 2S O 4
B
V
Cu Fe
H 2S O 4
C
X
Cu
Zn
H 2S O 4
VD
Cu
酒精
N a C l溶 液
H 2SO 4 H 2SO 4
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。
盐桥的作用是什么？
将电解质溶液装在倒置 的U形管中，跨接于两电 解质溶液之间，代替两 溶液的直接接触，连成 一个通路。就构成了盐 桥。
可使由它连接的两溶液 保持电中性，盐桥保障 了电子通过外电路从锌 到铜的不断转移，使锌 的溶解和铜的析出过程 得以继续进行。
C、4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) △H＜0
D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
△H＜0
3.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 )
电极材料 电解质溶液
A Cu、Zn FeCl3
B Cu、Ag Fe2(SO4)3
C Cu、C Fe(NO3)2
D Fe、Zn CuSO4
4.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↑
电池反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu
3、电子、电流的流向
外电路： 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）。 ４、盐桥的作用
通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。
５、意义： 随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。
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↑
ε与金属活动性顺序表
讨论一组问题
1. 如果将Zn电极换成Fe电极，ε值将如何变化？ 2. 欲使置换能力升高即ε升高，电极材料如何变换？降低呢？ 3. 如果将H2SO4稀释，ε值将如何变化？ 4. 如果将H2SO4溶液换成同浓度的CuSO4溶液，ε值将如何变化？ 5. 是否金属越活泼，一定作负极？越不活泼，一定作正极？
如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以 及能使该装置原电池得到持续、稳定的电流呢？
［设想］若把装置中左烧杯中的CuSO4 溶液换成ZnSO4溶液可以吗？
［实验三］教材P71“实验4-1” 实验现象：
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片上有红色 物质析出；
正极（铜电极）：Cu2+ + 2e- Cu 还原反应
负极（锌电极）：Zn - 2e电池反应：
Zn2+ 氧化反应
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+（离子方程式）
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu （化学方程式） 5、盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使 Zn盐和Cu盐溶液一直保持电荷平衡，组成内部闭 合回路，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。
(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
(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