1、第四章第四章 電化學基礎電化學基礎第一節第一節 原原 電電 池池人教版選修人教版選修4 4 化學反應原理化學反應原理恩施高中化學教科室：老祁恩施高中化學教科室：老祁一、復習回顧原電池的工作原理一、復習回顧原電池的工作原理1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應的本質是原電池反應的本質是_反應。反應。將將化學能轉化為電能化學能轉化為電能氧化還原反應氧化還原反應 如右圖所示，組成的原電池：如右圖所示，組成的原電池：（1）當電解質溶液為稀）當電解質溶液為稀H2SO4時：時：Zn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

2、化氧化”或或“還原還原”，下同）反，下同）反應；應；Cu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。反應。（2）當電解質溶液為）當電解質溶液為CuSOCuSO4 4溶液時：溶液時： Zn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；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應為其電極反應為_,該反應是該反應是_反應反應.負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原負負Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原【實驗驗證化學能轉化為電能的客觀事實】2 2、原電池的工作

3、原理、原電池的工作原理氧化還原反應（本質：反應物之間有電子轉移）氧化還原反應（本質：反應物之間有電子轉移）負極負極（還原性）（還原性）還原反應還原反應氧化反應氧化反應正極正極（氧化性）（氧化性） 失失e 得得e電子電子e電流電流結論結論把氧化反應和還原反應分開在不把氧化反應和還原反應分開在不同的區域進行，再以適當的方式連接起來，同的區域進行，再以適當的方式連接起來，就可以獲得電流就可以獲得電流（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個電極活潑性不同的兩個電極負極：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

4、不活潑的金屬、石墨等判斷下列哪些裝置能構成原電池。為什么？判斷下列哪些裝置能構成原電池。為什么？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（可以）（可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）（1）有兩種活動性不同的金屬（或一）有兩種活動性不同的金屬（或一 種是非金屬單質或金屬氧化物）作電極。種是非金屬單質或金屬氧化物）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）內部條件：能發生自發的氧化還）內部條件：

5、能發生自發的氧化還 原反應原反應。（最本質的條件）。（最本質的條件）3 3、組成原電池的條件、組成原電池的條件4.電極反應式和總反應式的書寫電極反應式和總反應式的書寫1.1.找出原電池的正負極找出原電池的正負極正極：正極：CuCu極極 負極：負極：ZnZn極極2.2.結合電解質溶液，找出氧化產結合電解質溶液，找出氧化產物和還原產物物和還原產物氧化產物：氧化產物：ZnZn2-2- 還原產物：還原產物：CuCu3.3.寫出電極反應式與總反應式寫出電極反應式與總反應式負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn Zn 2e2e - - = Zn = Zn2+ 2+ （氧化反應）（氧化反應） 正極（銅片）：正極

6、（銅片）： CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e - - = Cu = Cu （還原反應）還原反應）電池反應（總化學方程式）：電池反應（總化學方程式）：Zn + CuZn + Cu2+2+ = Zn = Zn2+ 2+ + Cu+ Cu 1.1.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？CuZnH2SO4ACuFeH2SO4BCuFeNaCl溶溶液液DCuZn酒酒精精FCuFeNaCl溶液溶液MCnZnZ4OS2HCuZnH2SO4H2SO4NuC4OS2HOVXVVVXXXVEnZCu4OS2CuCuSO4正極：正極：負極：負極：H2SO4Mg AlNaOHMg Al濃濃HNO

7、3 Al Cu2.2.判斷下列原電池的正負極？判斷下列原電池的正負極？AlAlMgMgMgMgAlAlAlAlCuCu( (金屬活潑性金屬活潑性) )(Mg不不 與與NaOH反應反應)(Al發生鈍化發生鈍化)3.3.寫出寫出電極反應式和總反應式電極反應式和總反應式H2SO4Mg Al正極正極 ：負極負極 ：(Al)(Al)(Mg)(Mg)Mg Mg 2e2e - - = Mg = Mg2+ 2+ （氧化反應）氧化反應）2H2H+ + + 2e+ 2e - - = H = H2 2 （還原反應）（還原反應）總反應：總反應： Mg+2H+=Mg2+H2 CuSO4 Fe Ag正極正極 ：負極負極

8、：(Cu)(Cu)(Fe)(Fe)CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e - - = Cu = Cu （還原反應）（還原反應）總反應：總反應： Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe Fe 2e2e - - = Fe = Fe2+ 2+ （氧化反應）氧化反應）5、對鋅銅原電、對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究提出問題：提出問題： 左圖是原電池，如果用左圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實快減弱，因此不適合實際應用際應用。這是什么原因這是什么原因造成的呢？有沒有造成的呢？有沒有什么改進措施？什么

9、改進措施？造成的主要原因：造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，在反應一段時間后，難以避免溶液接接觸，在反應一段時間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構成了原電池，進一步加速銅在負極鋅面也構成了原電池，進一步加速銅在負極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構成原當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構成原電池了，也就沒有電流在產生。電池了，也就沒有電流在產生。改進措

10、施？改進措施？將鋅片與硫酸銅溶液隔離將鋅片與硫酸銅溶液隔離硫酸鋅溶液硫酸鋅溶液 硫酸銅溶液硫酸銅溶液上述裝置構成原電池了嗎？為什么？上述裝置構成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構成原電池呢？怎樣才能構成原電池呢？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，你能解釋它）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？的工作原理嗎？鹽橋中通常裝有含瓊膠鹽橋中通常裝有含瓊膠的的KClKCl飽和溶液飽和溶液此裝置優點：能穩定長此裝置優點：能穩定長時間放電時間放電鹽橋在此的作用是什么？鹽橋在此的作用是什么？改進后的裝置為什改進后的裝置為什么能夠持續、

11、穩定的產生電流？么能夠持續、穩定的產生電流？閱讀教材閱讀教材72頁頁得出結論得出結論鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1）使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原）使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸劑直接接觸。（2）陰陽離子的移動陰陽離子的移動平衡電荷。平衡電荷。在整個裝置的電流回路中，溶液中的電在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是流通路是靠離子遷移完成靠離子遷移完成的。的。ZnZn失去電失去電子形成的子形成的ZnZn2+2+進入進入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液溶液因因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時，增多而帶正電荷。同時，CuSOCuSO4 4則則由

12、于由于CuCu2+2+ 變為變為Cu Cu ，使得使得 SOSO4 42-2-相對較多相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩而帶負電荷。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，種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。造成電流中斷。 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中的存在，其中陰離子陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴散和遷移，陽溶液擴散和遷移，陽離子離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴散和遷移，分溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一性，因而

13、放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來。幾乎完全沉淀下來。若電解質溶液若電解質溶液與與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。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，并分別換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該寫出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。電池的總反應方程式。負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e

14、- = Zn 2+ （氧化反應）氧化反應） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）還原反應）電池反應（電池反應（總化學方程式總化學方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極二、由兩個半電池組成的原電池的二、由兩個半電池組成的原電池的工作原理（雙池電池）工作原理（雙池電池）1、把氧化反應和還原反應分開在不同區域、把氧化反應和還原反應分開在不同區域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。進行，再以適當方式連接，可以獲得電流。在在這類電池中，用還原性較強的物質作為

15、這類電池中，用還原性較強的物質作為負極，負極向負極，負極向外電路外電路提供電子；用氧化性較提供電子；用氧化性較強的物質作為正極，正極從外電路得到電子。強的物質作為正極，正極從外電路得到電子。在原電池的內部，兩極浸在與電極材料含在原電池的內部，兩極浸在與電極材料含有相同陽離子的電解質溶液中，并通過陰陽有相同陽離子的電解質溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成離子的定向運動而形成內電路內電路。2、電極反應式、電池的總反應方程式和電、電極反應式、電池的總反應方程式和電池符號的書寫：池符號的書寫：負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應）氧化反應） 正極（銅片）：正極（

16、銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應）還原反應）電池反應（電池反應（總化學方程式總化學方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極、鹽橋的作用：、鹽橋的作用：a.使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原劑使整個裝置構成通路，避免氧化劑與還原劑直接接觸直接接觸。b.陰陽離子的移動陰陽離子的移動平衡電荷。平衡電荷。3、原電池正負極的判斷、原電池正負極的判斷電極增重或產生電極增重或產生氣泡氣泡電極溶解電極溶解反應現象反應現象還原反應還原反應 氧化反應氧化反應 發生反應發生反應 陽離子移向

17、電極陽離子移向電極陰離子移向陰離子移向電極電極離子流動離子流動的方向的方向電子流入電子流入電子流出電子流出電子流動電子流動的方向的方向較弱或者能導電較弱或者能導電的非金屬的非金屬活潑性較活潑性較強強的金屬的金屬電極材料電極材料正極正極負極負極判斷依據判斷依據判斷金屬判斷金屬的活潑性的活潑性外電路外電路內電路內電路本質本質特征特征4、電解質溶液和電極材料的選擇、電解質溶液和電極材料的選擇（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燒杯中進行

18、，則左右兩個燒杯中的電解質溶液一般應解質溶液一般應 與電極材料具有相同與電極材料具有相同的陽離子。的陽離子。、根據氧化還原反應、根據氧化還原反應電子轉移判斷電子轉移判斷電極反應電極反應。、根據電極反應確定、根據電極反應確定合適的合適的電極材料電極材料和和電解電解質溶液質溶液 5、原電池的設計原電池的設計 例例1、利用、利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設計設計一個原電池一個原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價升高化合價升高 失失2e- 化合價降低化合價降低 得得2e-例例2、 利用此利用此反應來設計原反應來設計原電池，寫出電極反應式。并畫出裝置電池，寫出電極反應式。并畫出裝置圖圖

19、（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價降低得化合價降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價升高失化合價升高失2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖裝置圖離子方程式離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+總結總結v1、復習回憶了原電池的形成。、復習回憶了原電池的形成。v2、進一步了解原電池的反應原理，、進一步了解原電池的反應原理，正確書寫電極反應式。正確書寫電極反應式。v3、利用氧化還原反應原理設計了原、利用氧化還原反應原理設計了原電池。電池。1、下列裝置中電流表指針會發生偏轉的、下列裝置中電流表指針會發生偏轉的是（是（

20、）32、鋅銅原電池產生電流時，陽離子、鋅銅原電池產生電流時，陽離子（ ）A 移向移向Zn 極，陰離子移向極，陰離子移向Cu 極極B 移向移向Cu 極，陰離子移向極，陰離子移向Zn 極極C 和陰離子都移向和陰離子都移向Zn極極D 和陰離子都移向和陰離子都移向Cu 極極B3、把、把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產生大量氣泡，極上產生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產生，則四上有大量氣泡產

21、生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，、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，使之用一根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平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可觀察到的現象是片刻后可觀察到的現象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態保持平衡狀態C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜DCu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價升高失化合價升高失2e-化合價降低得化合價降低得