第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池第1課時(shí)原電池的工作原理一、原電池1、概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。理解：①外形——無外加電源②自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計(jì)成原電池2、構(gòu)成原電池的條件（1）必須自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)；（3）兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶液中或熔融的電解質(zhì)中；（4）兩個(gè)電極必須相連并形成閉合回路。（2）必須有兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料作電極；兩種活潑不同的金屬。一種金屬與一種非金屬（如石墨）。兩電極都是其它材料。電極材料

兩極一液成回路，氧化還原是中心ABCDEF1、下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？VXVXXX【隨堂小練】2、某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是()A.MgB.FeC.AlD.CuB【隨堂小練】一般情況下，活潑金屬為負(fù)極稀硫酸鋅片銅片Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)負(fù)極發(fā)生溶解2H++2e－=H2↑還原反應(yīng)正極產(chǎn)生氣泡外電路內(nèi)電路負(fù)極

沿導(dǎo)線

正極正極沿導(dǎo)線負(fù)極電子流向：電流方向：陽(yáng)離子正極陰離子負(fù)極原電池總反應(yīng)：_____________________注意：電子不下水，離子不上岸Zn+2H+＝Zn2++H2↑3、原電池工作原理正正移，負(fù)負(fù)移3.如圖所示，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示。關(guān)于該裝置的下列說法正確的是(

)A、外電路的電流方向：X→外電路→YB、若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC、X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D、若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>YD

【隨堂小練】單液原電池【思考與討論】按原電池構(gòu)成條件設(shè)計(jì)的單液原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？如何改進(jìn)？①

鋅與CuSO4溶液直接接觸，可發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能。②

工作時(shí)，鋅片上也有Cu析出，原電池的電動(dòng)勢(shì)很快降低，電壓不穩(wěn)定；電子不能完全經(jīng)過導(dǎo)線輸送到銅片上，電流衰減明顯。解決問題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸A單液體原電池裝置的改進(jìn)①

還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸CuZnCuSO4溶液AZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu沒有電流②

加一個(gè)合適的“橋梁”溝通兩種電解質(zhì)溶液AZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCu有電流鹽橋鋅半電池銅半電池電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：

Cu2++2e-=CuZn－2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++Cu鋅銅雙液原電池ZnSO4溶液CuZnCuSO4溶液鹽橋4、雙液原電池（帶鹽橋）鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，

K+和Cl-可在其中自由移動(dòng)鹽橋注意：為了降低電池的內(nèi)阻，通常負(fù)極浸入的溶液中的金屬陽(yáng)離子要與負(fù)極材料對(duì)應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行ZnSO4溶液中Zn2+離子濃度增大，為使ZnSO4溶液保持電中性，鹽橋中的Cl-會(huì)移向ZnSO4溶液隨著反應(yīng)的進(jìn)行CuSO4溶液中Cu2+離子濃度減小，為使CuSO4溶液保持電中性，鹽橋中的K+會(huì)移向CuSO4溶液Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-Zn－2e-＝Zn2+

Cu2+＋2e-＝Cu【思考1】鹽橋中的K+和Cl-移動(dòng)的方向是怎樣的？正正移，負(fù)負(fù)移雙液原電池相比于單液原電池的優(yōu)點(diǎn)：可以產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流，提高了能量的轉(zhuǎn)換率。2.連接內(nèi)電路傳導(dǎo)離子，使之成為閉合回路1.平衡電荷，使溶液保持電中性鹽橋的作用【思考2】雙液原電池中鹽橋的作用是什么？3、電極均與電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)中接觸4、形成閉合回路1、能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)具體問題需綜合考量：電極體系(材料＋環(huán)境)，相同電極材料也可。雙液原電池【思考3】雙液原電池的構(gòu)成條件與單液原電池有何異同點(diǎn)？2、兩個(gè)活潑性不同的電極【思考與討論】下列裝置能否產(chǎn)生電流？(c1<c2)能產(chǎn)生電流能產(chǎn)生電流（濃差電池）1、如圖為鋅銅原電池，鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂，下列說法錯(cuò)誤的是（

）A．銅片作正極 B．鹽橋中移K+向 CuSO4溶液C．鋅片不斷溶解 D．電子從銅片經(jīng)外電路流向鋅片D【隨堂小練】2、用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有含KCl飽和溶液的瓊膠）構(gòu)成一個(gè)原電池（如下圖）。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(

)①在外電路中，電子由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為Ag++e?

＝Ag③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

與該原電池反應(yīng)相同A.只有①②

B.①②④C.只有②③D.①③④B請(qǐng)回答下列問題：(1)電極X的材料是____，電解質(zhì)溶液Y是_____________。(2)銀電極的電極反應(yīng)式是_________________；X電極的電極反應(yīng)式是________________。(3)外電路中的電子是從___________極流向___________極。(4)該原電池的正極是____，還可以選用____________等材料。銅AgNO3溶液2Ag+＋2e?＝2AgCu

?

2e?＝Cu2+負(fù)(或銅)正(或銀)銀鉑、石墨3.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu＋2Ag+＝Cu2+＋2Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。二、原電池原理的應(yīng)用原理：一般情況下，兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，作負(fù)極的金屬比較活潑，發(fā)生氧化反應(yīng)；作正極的金屬的活潑性相對(duì)較差，發(fā)生還原反應(yīng)。例如：有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)原電池原理，金屬活潑性A>B。稀硫酸A發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡B應(yīng)用1、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱【例】有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，據(jù)此判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是()①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。A．A＞C＞D＞B

B．A＞B＞C＞DC．C＞A＞B＞D

D．B＞D＞C＞AA比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱應(yīng)用2.加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。例如：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)速率快；或向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，產(chǎn)生氫氣的速率加快。應(yīng)用3.設(shè)計(jì)化學(xué)電池單液原電池的設(shè)計(jì)思路

——“兩極一液一連線”雙液原電池的設(shè)計(jì)思路——“兩極兩液一連線一鹽橋”【例】利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，設(shè)計(jì)出兩種原電池，畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)方程式。(+)(-)GZnPtFeCl3溶液負(fù)極(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極(Pt或C)：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）(+)(-)ZnCl2溶液FeCl3溶液鹽橋GZnC負(fù)極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）

設(shè)計(jì)化學(xué)電池1、X、Y、Z、M、N代表五種金屬。有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中，X+Y2+=X2++Y；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑；③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為M-2e-=M2+；④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，則這五種金屬的活動(dòng)性由弱到強(qiáng)的順序是()A．M＜N＜Y＜X＜ZB.N＜M＜X＜Y＜ZC．N＜M＜Y＜X＜ZD.X＜Z＜N＜M＜YC【隨堂小練】2、某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是(

)A．Zn為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋C．電子流動(dòng)方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，

也可以用銅D加快化學(xué)反應(yīng)速率金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較設(shè)計(jì)原電池原電池原電池的構(gòu)成條件鋅銅原電池的工作原理(含鹽橋)原電池的工作原理原電池的應(yīng)用課堂小結(jié)【歸納總結(jié)】原電池正、負(fù)極的判斷根據(jù)電子流動(dòng)方向電子流出的極電子流入的極——負(fù)極——正極陰離子移向的一極陽(yáng)離子移向的一極根據(jù)離子流向微觀判斷——負(fù)極——正極做筆記發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極④根據(jù)電極有氣泡冒出——負(fù)極——正極

質(zhì)量增加的電極工作后質(zhì)量減