《原電池工作原理》參考課件2

1、專(zhuān)題專(zhuān)題1Zn+ Cu2+ Zn2+ + CuZn+ Cu2+ Zn2+ + Cu“電子從負(fù)極流出，流回正極電子從負(fù)極流出，流回正極”失電子失電子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)得電子得電子還原反應(yīng)還原反應(yīng)CuSO4 溶液溶液用做電源，效率低，時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，不適合實(shí)際應(yīng)用。電池兩個(gè)電極上電池兩個(gè)電極上都有紅色物質(zhì)生成都有紅色物質(zhì)生成電池兩個(gè)電極上電池兩個(gè)電極上 都有氣泡生成都有氣泡生成“單液”電池的缺陷鹽橋制法：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中，將形管中，將冷卻后的冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl飽和溶飽和溶液中即可。液中即可。2)將將KCl飽和溶液裝入飽和溶液裝入U(xiǎn)形

2、管，用棉形管，用棉花堵住管口即可?；ǘ伦」芸诩纯伞｛}橋的作用鹽橋的作用1）避免兩溶液直接接觸）避免兩溶液直接接觸2）連通原電池的內(nèi)電路）連通原電池的內(nèi)電路3）平衡溶液中的離子電荷）平衡溶液中的離子電荷 鹽橋：在鹽橋：在U型管中裝型管中裝滿用飽和滿用飽和KCl溶液和溶液和瓊膠作成的凍膠。瓊膠作成的凍膠。 為獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流為獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流,如何將必修如何將必修2中由中由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖）組成的原電池（如左下圖）進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？ZnSO4H2SO4AZn CuCuZnH2SO4A原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)(1)確

3、定原電池正負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反確定原電池正負(fù)極，以及兩極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，應(yīng)的物質(zhì)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)原反應(yīng)(2)(2)重視重視介質(zhì)是否參加反應(yīng)，介質(zhì)是否參加反應(yīng)，注意注意兩極得失兩極得失電子總數(shù)相等電子總數(shù)相等(3)(3)將兩極電極反應(yīng)式將兩極電極反應(yīng)式相加相加即得原電池的即得原電池的總總反應(yīng)式反應(yīng)式 正極（銅電極）：正極（銅電極）： Cu2+ + 2e- = Cu 負(fù)極（鋅電極）：負(fù)極（鋅電極）： Zn -2e-= Zn2+電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（總反應(yīng)）（總反應(yīng)） 原電池是由兩個(gè)原電池是由兩個(gè)半電池半電池組

4、成的；半電池組成的；半電池中的反應(yīng)就是中的反應(yīng)就是半反應(yīng)半反應(yīng), ,即即電極反應(yīng)。電極反應(yīng)。所以半電所以半電池又叫池又叫電極電極。加入鹽橋后由兩個(gè)半電池組成的原電池工作原理加入鹽橋后由兩個(gè)半電池組成的原電池工作原理：1. 用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)(如如:活潑金屬活潑金屬)作負(fù)極作負(fù)極,向外電路提供電子向外電路提供電子; 用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作正極用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作正極,并在正極得到電子并在正極得到電子;2. 原電池在放電時(shí)原電池在放電時(shí),負(fù)極上的電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向正極，而氧化負(fù)極上的電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向正極，而氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)從正極上得到電子，兩極之間再通過(guò)性較強(qiáng)的物質(zhì)從正極上得到電子，

5、兩極之間再通過(guò)鹽橋鹽橋及池及池內(nèi)內(nèi)溶液中的陰、陽(yáng)離子溶液中的陰、陽(yáng)離子定向運(yùn)動(dòng)形成的內(nèi)電路構(gòu)成有穩(wěn)定電定向運(yùn)動(dòng)形成的內(nèi)電路構(gòu)成有穩(wěn)定電流的閉合回路。流的閉合回路。3、已知氧化還原反應(yīng)、已知氧化還原反應(yīng) Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2，利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫(huà)出示意圖，利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫(huà)出示意圖，標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。CuCl2FeCl3ACuC正極：正極：負(fù)極負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Cu2e - Cu2+2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+練練習(xí)習(xí)判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池

6、？若不是，判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱(chēng)，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式寫(xiě)出電極反應(yīng)式.1()2H+2e-H2負(fù)極：負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：正極正極：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()負(fù)極負(fù)極：正極正極：總反應(yīng)總反應(yīng)：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+H2()正極：正極：負(fù)極負(fù)極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO42354()()負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu

7、2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu一一.原電池原電池1. 定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置2.構(gòu)成條件構(gòu)成條件: 兩種相連接的活潑性不同的金屬同時(shí)浸入電解質(zhì)兩種相連接的活潑性不同的金屬同時(shí)浸入電解質(zhì) 溶液中（一種可以是非金屬導(dǎo)體如碳棒）。溶液中（一種可以是非金屬導(dǎo)體如碳棒）。3.原電池的化學(xué)原理原電池的化學(xué)原理電子從負(fù)極（較活潑金屬）流向正極（較不電子從負(fù)極（較活潑金屬）流向正極（較不活潑金屬或碳棒），活潑金屬或碳棒），負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。4.半電池：包括電極材料和電解質(zhì)溶液，兩個(gè)隔離半電池：包

8、括電極材料和電解質(zhì)溶液，兩個(gè)隔離的半電池通過(guò)鹽橋連接起來(lái)。的半電池通過(guò)鹽橋連接起來(lái)。 小結(jié)小結(jié)1、如何在一個(gè)地處僻遠(yuǎn)的、如何在一個(gè)地處僻遠(yuǎn)的 小島上設(shè)置一小島上設(shè)置一 座燈塔？座燈塔？ （從能量角度考慮）（從能量角度考慮）思考討論思考討論負(fù)極：較活潑的金屬（如鋁等金屬）負(fù)極：較活潑的金屬（如鋁等金屬）正極：較不活潑的金屬或石墨等電正極：較不活潑的金屬或石墨等電解質(zhì)溶液：海水（解質(zhì)溶液：海水（NaCl、MgCl2等等）2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入的

9、向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是到的現(xiàn)象是( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定；鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B. 保持平衡狀態(tài)；保持平衡狀態(tài)；C. 鐵圈向下傾斜；鐵圈向下傾斜；D. 銀圈向下傾斜；銀圈向下傾斜；Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2可設(shè)計(jì)成可設(shè)計(jì)成銅、鋅銅、鋅原電池原電池, ,那么能否根據(jù)那么能否根據(jù)Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu也設(shè)計(jì)一個(gè)也設(shè)計(jì)一個(gè)銅、鋅銅、鋅原電池呢原電池呢? ?設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)一所選用電解質(zhì)溶液所選用電解質(zhì)溶液_該原電池的負(fù)極該原電池的負(fù)極_，負(fù)極反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)

10、_ 正極正極_，正極反應(yīng)，正極反應(yīng)_G G CA AB B（注意：（注意：A A、B B原電池即以原電池即以A A、B B為電極材料。）為電極材料。）CuSO4溶液溶液ZnZnZn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=CuCuCu除除Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2、Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu兩反兩反應(yīng)外應(yīng)外, ,若保持若保持電極材料電極材料不變，通過(guò)不變，通過(guò)改變改變電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液, , 你能再設(shè)計(jì)一你能再設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)銅銅. .鋅鋅原電池嗎原電池嗎? ?設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)二現(xiàn)有試劑：現(xiàn)有試劑：

11、CuSO4溶液、溶液、ZnSO4溶液、溶液、H2SO4溶溶 液、液、NaOH溶液、溶液、FeCl3溶液、溶液、NaCl溶液、酒精溶液、酒精總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：_選用的電解質(zhì)溶液為選用的電解質(zhì)溶液為_(kāi)相應(yīng)的半反應(yīng)：負(fù)極相應(yīng)的半反應(yīng)：負(fù)極_ 正極正極_Zn+2FeZn+2Fe3+3+= =ZnZn2+2+2Fe+2Fe2+2+FeClFeCl3 3溶液溶液Zn-2eZn-2e- -= =ZnZn2+2+2Fe2Fe3+3+2e+2e- -= =2Fe2Fe2+2+根據(jù)根據(jù)Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu已經(jīng)設(shè)計(jì)出了已經(jīng)設(shè)計(jì)出了銅、鋅銅、鋅原電池，若原電池，若保持保持總反應(yīng)

12、總反應(yīng)不變不變, , 通過(guò)改變通過(guò)改變電極材料電極材料, ,你能設(shè)計(jì)出別你能設(shè)計(jì)出別的原電池嗎？的原電池嗎？設(shè)計(jì)三設(shè)計(jì)三 GZnZnCuCu硫酸銅負(fù)極負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)_正極正極_正極反應(yīng)正極反應(yīng)_選用的電解質(zhì)溶液選用的電解質(zhì)溶液_ZnZnZn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=CuC C或或FeFeCuSO4溶液溶液現(xiàn)有電極材料現(xiàn)有電極材料: :Fe棒、棒、Cu棒、棒、C棒、棒、Zn片、片、Cu片片 設(shè)計(jì)四設(shè)計(jì)四現(xiàn)在拓寬范圍，請(qǐng)你利用現(xiàn)在拓寬范圍，請(qǐng)你利用所提供的試劑、材料設(shè)計(jì)各所提供的試劑、材料設(shè)計(jì)各種原電池。種原電池。（不能與前面的設(shè)計(jì)方

13、案雷同，即避免再設(shè)計(jì)（不能與前面的設(shè)計(jì)方案雷同，即避免再設(shè)計(jì)銅、銅、鋅鋅原電池和總反應(yīng)為原電池和總反應(yīng)為Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu的原電池的原電池 ）總反應(yīng)總反應(yīng)_ _ 選用的電解質(zhì)溶液選用的電解質(zhì)溶液_正極材料正極材料_ _ 正極反應(yīng)正極反應(yīng)_負(fù)極材料負(fù)極材料_ _ 負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)_請(qǐng)大家動(dòng)手試一試請(qǐng)大家動(dòng)手試一試現(xiàn)有試劑：現(xiàn)有試劑： CuSOCuSO4 4溶液、溶液、ZnSOZnSO4 4溶液、溶液、H H2 2SOSO4 4溶液、溶液、 NaOHNaOH溶液、溶液、 FeClFeCl3 3溶液、溶液、NaClNaCl溶液、酒精溶液、酒精現(xiàn)有電極材料現(xiàn)有電

14、極材料:Fe:Fe棒、棒、CuCu棒、棒、C C棒、棒、ZnZn片、片、CuCu片片變形設(shè)計(jì)變形設(shè)計(jì)原電池的兩極是否原電池的兩極是否一定要插入同一池內(nèi)一定要插入同一池內(nèi)? ?CuSO4ZnCuZnSO4左圖原電池中左圖原電池中:負(fù)極負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)_正極正極_正極反應(yīng)正極反應(yīng)_總反應(yīng)總反應(yīng)_根據(jù)這個(gè)構(gòu)造圖請(qǐng)大家動(dòng)手制作該根據(jù)這個(gè)構(gòu)造圖請(qǐng)大家動(dòng)手制作該鹽橋鹽橋電池電池,并檢測(cè)出電流并檢測(cè)出電流A A CA AB B原電池要形成閉合原電池要形成閉合回路，往往是將兩回路，往往是將兩電極插入同一池內(nèi)電極插入同一池內(nèi)G G CA AB B設(shè)計(jì)五設(shè)計(jì)五請(qǐng)用鎂、鋁作電極請(qǐng)用鎂、鋁作電極, ,設(shè)計(jì)一個(gè)原

15、電池設(shè)計(jì)一個(gè)原電池所用電解質(zhì)溶液 _ 負(fù)極_ 負(fù)極反應(yīng)_正極_ 正極反應(yīng)_總反應(yīng) _現(xiàn)有試劑：現(xiàn)有試劑： CuSO4溶液、溶液、ZnSO4溶液、溶液、H2SO4溶溶 液、液、NaOH溶液、溶液、FeCl3溶液、溶液、NaCl溶液、酒精溶液、酒精H2SO4溶溶 液液MgMg-2eMg-2e- -= Mg= Mg2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2AlAlMg+2HMg+2H+ +=Mg=Mg2+2+H+H2 2G G CA AB B設(shè)計(jì)五設(shè)計(jì)五請(qǐng)用鎂、鋁作電極請(qǐng)用鎂、鋁作電極, ,設(shè)計(jì)一個(gè)原電池設(shè)計(jì)一個(gè)原電池所用電解質(zhì)溶液 _ 負(fù)極_負(fù)極反應(yīng)_正極_正極反應(yīng)_總反應(yīng) _現(xiàn)有試劑：

16、現(xiàn)有試劑： CuSO4溶液、溶液、ZnSO4溶液、溶液、H2SO4溶溶 液、液、NaOH溶液、溶液、FeCl3溶液、溶液、NaCl溶液、酒精溶液、酒精NaOH溶溶 液液MgAl-3eAl-3e- -+4OH+4OH- -= AlO= AlO2 2- -+2H+2H2 2O O2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2AlAl2Al+2OH2Al+2OH- -+2H+2H2 2O= 2AlOO= 2AlO2 2- -+3H+3H2 2從以上兩種鎂、鋁原電池中從以上兩種鎂、鋁原電池中, ,你對(duì)原電池你對(duì)原電池負(fù)極負(fù)極的的判斷有什么認(rèn)識(shí)？判斷有什么認(rèn)識(shí)？ G G CA AB B反思反思原電池一定要

17、有活潑性不同的原電池一定要有活潑性不同的兩電極嗎？?jī)呻姌O嗎？不一定。不一定。因?yàn)樵姵氐碾姌O材料本身可以不參加因?yàn)樵姵氐碾姌O材料本身可以不參加反應(yīng)，而只起到反應(yīng)，而只起到導(dǎo)電導(dǎo)電和做和做載體載體的作用。的作用。例如燃料電池。例如燃料電池。判斷下列裝置是否構(gòu)成原電池，并思考以下幾判斷下列裝置是否構(gòu)成原電池，并思考以下幾個(gè)問(wèn)題。個(gè)問(wèn)題。 1、原電池是怎樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)、原電池是怎樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)2、原電池的構(gòu)成條件、原電池的構(gòu)成條件 酒精酒精稀稀H2SO4稀稀H2SO4ABCDECuSO4知識(shí)回顧知識(shí)回顧1、原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置、原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 2、構(gòu)成原電池的條件、構(gòu)成原電池的條件（1）、兩種不同的電極）、兩種不