1、第四章 電化學基礎第一節 原電池 1 1、電化學：、電化學： 2 2、電化學裝置分類：、電化學裝置分類：閱讀教材閱讀教材P70 P70 回答回答研究化學能與電能相互轉換的裝置、過程和效率的研究化學能與電能相互轉換的裝置、過程和效率的科學科學產生電流的反應產生電流的反應原電池原電池借助電流而發生的反應借助電流而發生的反應電解池電解池第一節 原電池一、原電池的原理一、原電池的原理 1、原電池的概念、原電池的概念 2、原電池反應的本質、原電池反應的本質 3、銅鋅原電池（實驗、銅鋅原電池（實驗1） 4、銅鋅原電池原理的進一步探究（實驗、銅鋅原電池原理的進一步探究（實驗2） 5、形成原電池的條件、形成原

2、電池的條件二、原電池的設計二、原電池的設計一、原電池一、原電池1 1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。2 2、原電池反應的本質是、原電池反應的本質是_反應。反應。將化學能轉化為電能將化學能轉化為電能氧化還原反應氧化還原反應 3 3、銅鋅原電池：、銅鋅原電池：（1 1）當電解質溶液為?。┊旊娊赓|溶液為稀H H2 2SOSO4 4時：時：ZnZn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負負”）極，）極，其電極反應為其電極反應為_，該反應，該反應是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反應；，下同）反應；CuCu電極是電極是_極，其電極反應為極，其電極反應為_,_,該反應是該反應是_反應。

3、反應。（2 2）當電解質溶液為）當電解質溶液為CuSOCuSO4 4溶液時：溶液時： ZnZn電極電極是是_極，其電極反應為極，其電極反應為_，該反應是該反應是_反應；反應；CuCu電極是電極是_極，極，其電極反應為其電極反應為_,_,該反應該反應_反應反應. .負負ZnZn2e2e- - = Zn = Zn2+2+氧化氧化正正2H2H+ + +2e +2e- - =H=H2 2還原還原負負ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+2+氧化氧化正正CuCu2+ 2+ +2e+2e- - = Cu = Cu還原還原 （2）造成的主要原因：）造成的主要原因： 當電解質溶液為稀硫酸時，由于在銅極上很

4、快就聚集了許多氫氣，把銅電極當電解質溶液為稀硫酸時，由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣，把銅電極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內阻，使電流不能暢通，這種作用稱為跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內阻，使電流不能暢通，這種作用稱為極化作用。極化作用。 當電解質溶液為硫酸銅溶液時，因為負極的鋅片和銅離子反應，在鋅片上生當電解質溶液為硫酸銅溶液時，因為負極的鋅片和銅離子反應，在鋅片上生成銅單質，結果就是負極本身就成了原電池，因此外電路中不會有電流持續產生。成銅單質，結果就是負極本身就成了原電池，因此外電路中不會有電流持續產生。4 4、對銅鋅原電池工作原理的進一步探究、對銅鋅原電池工作原理的進一

5、步探究為了避免發生這種現象，設計如下圖（書為了避免發生這種現象，設計如下圖（書P71圖圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？它的工作原理嗎？（1）提出問題：）提出問題： 剛才做的實驗是我們在必修剛才做的實驗是我們在必修2中學習過的的原電池，如果用它做電源，中學習過的的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？此電池的優點：此電池的優點： 能產生持續、穩定的電流。能產生持續

6、、穩定的電流。（3）鹽橋制法：）鹽橋制法： 1、將熱的瓊膠溶液倒入、將熱的瓊膠溶液倒入U形管中形管中(注意不要產生裂隙注意不要產生裂隙)，將冷卻后的，將冷卻后的U形管浸形管浸泡在泡在KCl或或NH4NO3的飽和溶液中即可。的飽和溶液中即可。 2、將、將KCl或或NH4NO3的飽和溶液裝入的飽和溶液裝入U形管，用棉花堵住管口即可。形管，用棉花堵住管口即可。實驗（書實驗（書7171頁實驗頁實驗4-14-1）實驗探究實驗探究實驗現象：實驗現象：分析分析：改進后的裝置為什么能夠持續、穩定的產生電流？：改進后的裝置為什么能夠持續、穩定的產生電流？ 鹽橋在此的作用是什么？鹽橋在此的作用是什么？參考教材參考

7、教材72頁頁 第三段第三段 有鹽橋存在時電流計指針發生偏轉，即有鹽橋存在時電流計指針發生偏轉，即有電流通過電路。有電流通過電路。 取出鹽橋，電流計指針即回到零點，說取出鹽橋，電流計指針即回到零點，說明沒有電流通過。明沒有電流通過。（4）鹽橋的作用：）鹽橋的作用： 1 1、使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸。使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸。 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴散和遷移，陽離溶液擴散和遷移，陽離子子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液

8、的電中性，因而溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉幾乎完全沉淀下來。淀下來。若電解質溶液與若電解質溶液與KClKCl溶液反應產生沉淀，可用溶液反應產生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。 2 2、平衡電荷。、平衡電荷。 在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成靠離子遷移完成的。的。取出鹽橋，取出鹽橋，ZnZn失去電子形成的失去電

9、子形成的ZnZn2+2+進入進入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時，增多而帶正電荷。同時，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+變為變為CuCu，使得使得SOSO4 42-2-相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。請同學們思考請同學們思考： 上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出換成電能的？指出電池的

10、正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。反應方程式。ZnSOZnSO4 4溶液溶液 CuSOCuSO4 4溶液溶液負極（鋅片）：負極（鋅片）： ZnZn2e2e- - =Zn =Zn2+ 2+ （氧化反應氧化反應）正極（銅片）：正極（銅片）： CuCu2+ 2+ +2e+2e- -=Cu =Cu （還原反應還原反應）電池反應電池反應（總離子方程式總離子方程式）：Zn + CuZn + Cu2+2+ = Zn = Zn 2+ 2+ + Cu + Cu 電池符號電池符號： Zn Zn ZnSOZnSO4 4 CuSOCuSO4

11、4 Cu Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極（5 5）、鋅銅原電池工作原理）、鋅銅原電池工作原理mACuCuZnZn2+2+CuCu2+2+SO4 2-2-SO4 2-2-ZnZnK+Cl-ZnZn2+2+mAZn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu離子通道離子通道離子庫離子庫外電路外電路內電路內電路氧化氧化反應反應鹽鹽橋橋還原還原反應反應+負負極極正正極極5 5、實驗探究形成原電池的條件、實驗探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：活潑性不同的兩個電極形成條件一：活潑性不同的兩個電極

12、負極：較活潑的金屬負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成條件二：電極需插進電解質溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）（可以）（可以）注：形成原電池的條件注：形成原電池的條件 （1）一般是活潑性不同的兩種金屬（或其中一種為能導電的非金屬）一般是活潑性不同的兩種金屬（或其中一種為能導電的非金屬）作電極。作電極。 （2）電極材料均插入電解質溶液中。）電極材料均插入電解質溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）能自

13、發進行氧化還原反應。）能自發進行氧化還原反應。C uF eH2S O4C uZ nH2S O4C uF eN a C l溶溶 液液CuFeNaCl溶液溶液C uZ n酒酒 精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZC u4OS2C uuC4OS2H例例. .下列哪幾個裝置能形成原電池？下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXXV二、原電池的設計二、原電池的設計活潑性不同活潑性不同 的兩種金屬。的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負極，石墨棒作

14、正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛版作負極，如鉛蓄電池，鉛版作負極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt（電池的電極必須導電）（電池的電極必須導電） 電解質溶液一般要能夠與負極發生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左電解質溶液一般要能夠與負極發生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應右兩個燒杯中的電解質溶液應 與與電極材料具有相同的陽離子電極材料具有相同的陽離子。 練習：.依據氧化還原反應：2Ag+ (aq) + Cu(s) = Cu 2+ (aq) + 2Ag(

15、s)設計的原電池如圖所示。 請回答下列問題：（1）電極X的材料是_； 電解質溶液Y是_； （2）銀電極為電池的_極， 發生的電極反應為_； X電極上發生的電極反應為_；（3）外電路中的電子是從_電極流向_電極。銅銅AgNO3正正2Ag+ +2e-=2AgCu-2e-=Cu2+AgCu實實 驗驗 設設 計計請利用： Cu +2 Fe 3+ = Cu 2+ + 2Fe 2+的反應原理，設計一個能產生持續電流的原電池裝置持續電流的原電池裝置,畫出此裝置簡圖。畫出此裝置簡圖。 1、注明原電池的正極和負極、注明原電池的正極和負極 2、注明外電路中電子的流向、注明外電路中電子的流向3、寫出電極反應式、寫出電極反應式 作業作業小小 結結、原電池原電池: :（1）由兩個半電池組成的銅鋅原電池的工作原理）由兩個半電池組成的銅鋅原電池的工作原理 一、原電池一、原電