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原原 电电 池池第四章第一节第四章第一节原 电 池第四章第一节一、原电池知识回顾化学能转变为电能的装置。1、定义：2、电极：电子电子 ，反应，电流反应，电流 。负极：负极：正极：正极：电子电子 ，反应，电流反应，电流 。3、构成条件：有两个活动性不同的电极电解质溶液闭合回路自发进行的氧化还原反应 流出流出 氧化氧化流入流入流入流入 还原还原流出流出 两极一液成回路，氧化还原是基础两极一液成回路，氧化还原是基础一、原电池知识回顾化学能转变为电能的装置。1、定义：2、电判断下列哪些是原电池？稀稀H H2 2SOSO4 4CuCuCuCuA酒精酒精ZnZnCuCuCuSOCuSO4 4CuCuFeFeAgNOAgNO3 3CuCuC CC CFeFeZnZnBCFGED稀稀H H2 2SOSO4 4稀稀H H2 2SOSO4 4ZnZnCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4醋酸醋酸PbPb判断下列哪些是原电池？稀H2SO4CuCuA酒精ZnCuCu氧化反应氧化反应Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液失失e e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极正极 CuCu2+2+2e+2e-=Cu=CuZn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+CuZn+CuSOZn+CuSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+Cu+Cu(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子4、原电池原理（以Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu为例）外电路外电路内电路内电路氧化反应Zn-2e-=Zn2+铜锌原电池电解质溶液失e，沿与原 电 池 相关的概念1.电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：失电子的一极电子流向：失电子的一极流流向得电子的一极向得电子的一极电流方向：与电子流动方向相反电流方向：与电子流动方向相反阴离子流向负极阴离子流向负极阳离子流向正极阳离子流向正极2.电极：正极：电子流入的一极正极：电子流入的一极负极：电子流出的一极负极：电子流出的一极3.电极反应式：正极：正极：发生还原反应发生还原反应负极：负极：发生氧化反应发生氧化反应4.总反应式：某一氧化还原反应与原 电 池 相关的概念1.电路：外电路内电路电子流向：失电X X、Y Y、Z Z、WW四种金属片进入稀盐酸中四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接用导线连接,可可以组成原电池，实验结果如下图所示以组成原电池，实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为ZYXWX、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原对锌铜原电池工作原理的进一步探究提出问题：左图的原电池(单液原电池)，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？对锌铜原电池工作原理的进一步探究提出问题：造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，致使电流不稳定，逐渐减小。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池了，也就没有电流再产生。造成的主要原因：硫酸铜硫酸铜改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离右边装置构成原电池了吗？右边装置构成原电池了吗？硫酸锌硫酸锌硫酸铜硫酸铜怎么办呢？怎么办呢？硫酸铜硫酸铜改进措施？将锌片与硫酸铜溶液隔离右边装置构成原电 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(双液原电池)装置，你能解释它的工作原理吗？盐桥中装有含盐桥中装有含盐桥中装有含盐桥中装有含琼胶琼胶琼胶琼胶的的的的KClKCl饱和溶液饱和溶液饱和溶液饱和溶液 为了避免发生这种现象，设计如下图(书P71图4-介绍盐桥盐桥中一般装有盐桥中一般装有饱和饱和的的KClKCl溶液溶液和和琼胶琼胶制成制成的胶冻的胶冻;琼胶琼胶的作用是防止管的作用是防止管中溶液流出中溶液流出;K K+和和ClCl-能在胶冻内自能在胶冻内自由移动。由移动。11介绍盐桥盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼胶制成的胶冻;11实验三(书71页实验4-1)实验现象：分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？参考教材72页 第三段 有盐桥存在时电流计指针发有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回取出盐桥，电流计指针即回到零点，没有电流通过。到零点，没有电流通过。ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液ZnCuA盐桥盐桥实验三(书71页实验4-1)实验现象：分析：改进后的装置为什 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。取出盐桥，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。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成不产生电流的现象。在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠 当有盐桥(如KCl)存在时，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。还可用NH4NO3代替KCl作盐桥。当有盐桥(如KCl)存在时，其中阴离子Cl-向优点：能稳定优点：能稳定长时间放电长时间放电盐桥的作用：盐桥的作用：(1)(1)形成闭合回路，代替两溶液直接接触。形成闭合回路，代替两溶液直接接触。(2)(2)提供阴、阳离子，平衡电荷，保持电中性。提供阴、阳离子，平衡电荷，保持电中性。优点：能稳定长时间放电盐桥的作用：(1)形成闭合回路，代替两二、双液原电池的工作原理 1 1、将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以、将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以、将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以、将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，从而获得电流。适当方式连接，从而获得电流。适当方式连接，从而获得电流。适当方式连接，从而获得电流。在这类电池中，用在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子负极向外电路提供电子；用；用氧化性较强的物质作为正极氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过过阴阳离子的定向运动阴阳离子的定向运动而形成而形成内电路。内电路。2 2、电解质溶液的选择、电解质溶液的选择、电解质溶液的选择、电解质溶液的选择 两个半反应分别在两个烧杯中进行，一般左右两个烧杯两个半反应分别在两个烧杯中进行，一般左右两个烧杯中的电解质溶液应中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子，与电极材料具有相同的阳离子，且且每个每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应。半电池中的电极与电解质溶液互不反应。二、双液原电池的工作原理 1、将氧化反应和还原反应分mACuZn2+Cu2+SO4 2-SO4 2-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu离子通道离子库外电路内电路氧化反应盐桥还原反应+负极正极Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+氧化氧化反应反应盐盐桥桥还原还原反应反应+mACuZn2+Cu2+SO4 2-SO4 2-ZnK+Cl锌半电池铜半电池电极反应：负极：；正极：；总反应：。Cu2+2e-=CuZn2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+Cu提供电子提供电子接受电子接受电子铜锌原电池（盐桥）铜锌原电池（盐桥）阴离子阴离子阳离子阳离子锌半电池铜半电池电极反应：Cu2+2e-=CuZn 2e练习练习1 1 利用利用下列氧化还原反应下列氧化还原反应(Cu+2AgCu+2Ag+=Cu=Cu2+2+2Ag)+2Ag)设设计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置简计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置简图，并标注电极及电解质溶液，写出电极反应式。图，并标注电极及电解质溶液，写出电极反应式。AgC Pt19+负极：负极：Cu-2e-=Cu2+正极：正极：Ag+e-=Ag练习1 利用下列氧化还原反应(Cu+2Ag+=Cu2+2CuCCuCl2FeCl3能把碳改为铁吗？练习练习2 2 利用利用下列氧化还原反应下列氧化还原反应(Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+)设计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置设计一个能得到稳定电流的原电池装置，画出装置简图，并标注电极及电解质溶液，写出电极反应式。简图，并标注电极及电解质溶液，写出电极反应式。负极：负极：Cu-2e-=Cu2+正极：正极：Fe3+e-=Fe2+CuCCuCl2FeCl3 能把碳改为铁吗？练习2 利用下列1、利用原电池原理设计新型化学电池；2、改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；3、进行金属活动性强弱比较；4、电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：1、利用原电池原理设计新型化学电池；2、改变化学反应1.（08广东卷）用铜片、银片、广东卷）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的的U型管）构成一型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同反应相同 A B C DC1.（08广东卷）用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、Ag2.2.(07(07年海南高考）依据氧化还原反应：年海南高考）依据氧化还原反应：2Ag2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu(aq)+Cu(s)=Cu2+2+(aq)+2Ag(s)(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示，设计的原电池如图所示，请回答下列问题：请回答下列问题：（1 1）电极）电极X X的材是的材是 ；电解质溶液电解质溶液Y Y是是 ；（2 2）银电极为电池的）银电极为电池的极，极，发生的电极反应为发生的电极反应为；X X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为；（3 3）外电路中的电子是从）外电路中的电子是从电极电极 流向流向电极。电极。CuCuAgNOAgNO3 3正正X XAgAgAg+e-=AgCu2+2e-=Cu2.(07年海南高考）依据氧化还原反应：（1）电极X的材3.3.（0909年福建理综）控制适合的条件，年福建理综）控制适合的条件，将反应将反应2Fe3+2I-2Fe2+I2 设计成如设计成如右图所示的原电池。下列判断右图所示的原电池。下列判断不正确不正确的是的是()()A.A.反应开始时，乙中石墨电极上反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应发生氧化反应 B.B.反应开始时，甲中石墨电极上反应开始时，甲中石墨电极上FeFe3+3+被还原被还原 C.C.电流计读数为零时，反应达到电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态化学平衡状态 D.D.电流计读数为零后，在甲中溶电流计读数为零后，在甲中溶入入FeClFeCl2 2固体，乙中石墨电极为负极固体，乙中石墨电极为负极D3.（09年福建理综）控制适合的条件，将反应2Fe3+2I4、已知反应、已知反应AsO43+2I+2H+AsO3+I2+H2O是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：是可逆反应设计如图装置，进行下述操作：()向向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；指针偏转；()若改往若改往(B)烧杯中滴加烧杯中滴加40NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转试回答：试回答：(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转两次操作过程中指针为什么会发生偏转?答：答：。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?试用平衡移试用平衡移动原理解释此现象动原理解释此现象答：答：_。(3)()操作过程中操作过程中C1棒上发生的反应为棒上发生的反应为 。(4)()操作操作过程中程中C2棒上棒上发生的反生的反应为 。这是原是原电池，指池，指针偏偏转是由于是由于电子流子流过电流表流表 B中加盐酸，中加盐酸，AsO43发生得电子反应为正极；而当加入发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，后，AsO33发生失电子反应，为负极；发生失电子反应，为负极；2I2e=I2 AsO332e+2OH=AsO43+H2O 4、已知反应AsO43+2I+2H+
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