第四章化學反應與電能第一節(jié)原電池第一課時

原電池工作原理學習目標：1.了解原電池的工作原理并認識鹽橋、離子交換膜2.掌握原電池的應用.一

原電池的工作原理

讓我們一起回憶銅鋅原電池的原理實驗現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，表面產生氣泡，銅片無明顯現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：鋅片上有氣泡逐漸溶解，銅片表面有氣泡產生。實驗原理：鋅片：Zn+2H+=Zn2++H2↑預測實驗原理：鋅片：Zn–2e-=Zn2+銅片：2H++2e-=H2↑實驗現(xiàn)象：鋅片上有氣泡并逐漸溶解，銅片表面有氣泡產生，電流表指針發(fā)生偏轉。實驗原理：電子在電路中實現(xiàn)了定向移動。+-Zn負極：Zn–2e-=Zn2+原電池的工作原理負極正極原電池：將化學能轉化為電能的裝置。電子流出(或電流流入)的一極。Cu正極：2H++2e-=H2↑電子流入(或電流流出)的一極；思考：已知導線中有電子定向移動導電，那電子能不能在溶液中自由移動？溶液中導電的微粒是什么？帶正電的離子移向正極，帶負電的離子移向負極鋅電極為負極，Zn–2e-=Zn2+ZnCue-銅電極為正極，2H++2e-=H2↑稀H2SO4H+H+SO42-外電路：電流移動方向由正極到負極；電子移動方向由負極到正極。內電路：陽離子移向正極，陰離子移向負極。特別注意：電子不下水，離子不上岸。總反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑原電池的工作原理回憶:原電池的正、負極的特征負極：電子流出

電流流入

陰離子移向

氧化反應

較活潑的金屬正極電子流入

電流流出

陽離子移向

還原反應

較不活潑的金屬

1.化學反應①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，在理論上可以設計成原電池嗎？理論上任何一個自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應或是某些自發(fā)的吸熱的氧化還原反應均可以設計成原電池。反應①是放熱反應，但不是氧化還原反應，不可以設計成原電池；反應②雖然是氧化還原反應，但該反應是非自發(fā)進行的吸熱反應，不可以設計成原電池。了解銅、鋅、硫酸銅原電池現(xiàn)象：鋅片溶解，上面有紅色固體析出，銅片上有新的紅色固體附著寫出鋅片、銅片的電極式此原電池的裝置中，化學能是否全部轉化成了電能？如何改善？鹽橋：裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的瓊膠（1）瓊膠：防止管中溶液流出；（2）K+和Cl-能在瓊膠內自由移動；（3）離子只出不進。ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液AZn2+e-e-Cu2+Cl-K+鹽橋①溝通內電路，形成閉合回路②平衡電荷，使溶液保持電中性③避免電極與電解質溶液直接反應，提高化學能轉化成電能的效率。鹽橋的作用：鋅半電池銅半電池鹽橋中除了可以盛裝飽和氯化鉀還可以盛裝飽和硝酸鉀溶液、或硝酸銨構成的。鹽橋在兩種溶液之間形成一個離子通道，允許離子在不受外界干擾的情況下流動，從而保持溶液電中性，避免了電極直接與電解質接觸，并維持電池反應的進行單液銅鋅原電池工作一段時間后，電流表示數減小是為什么呢？裝上鹽橋時候會怎么樣？電流較大，衰減快，溫度升高明顯，轉化效率低電流較小，電流穩(wěn)定，溫度基本不變，轉化效率高雙液鹽橋原電池有哪些優(yōu)點優(yōu)點：增大了化學能轉化為電能的功率，減小了電極極化現(xiàn)象穩(wěn)定了電流雙液原電池缺點：1.內阻大，電流弱2.鹽橋需要定期更換雙液原電池電流弱的原因？改進措施？①離子運動的距離長②離子運動的通道窄③離子容量小改進?增大電流呢？縮短鹽橋長度，增大鹽橋橫截面積能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？1.陽離子交換膜：只允許陽離子通過3.質子交換膜：只允許H+通過2.陰離子交換膜：只允許陰離子通過離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。由于固定離子基團吸引膜外的異種電荷離子，在電位差推動下透過膜體，同時排斥同種電荷的離子，攔阻它進入膜內。單液原電池雙液原電池隔膜原電池隔膜原電池微型化二

原電池原理的應用1．加快氧化還原反應的進行——增大氧化還原反應的速率在原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應速率增大。例如：實驗室用Zn和稀硫酸反應制取H2時，常用粗鋅。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸形成原電池，加快了鋅的溶解，使產生H2的速率增大。2.比較金屬活潑性一般情況下，負極的金屬活動性比正極的金屬活動性強。但并不是絕對。三.原電池原理的應用2．(教材習題改編)把A、B、C、D四塊金屬片用導線兩兩相連，浸入稀硫酸中組成原電池。A、B相連時，A為負極；C、D相連時，D上產生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經導線流向A；B、D相連時，電子由D經導線流向B。此四種金屬的活動性由強到弱的順序為(

)A.A>C>D>B B．A>B>C>DC.C>A>B>D D．B>A>C>D√3．選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池。回答下列問題：(1)負極材料：____；正極材料：__________；電解質溶液：___________。(2)寫出電極反應式：正極：____________________；負極：______________________。銅銀(或碳棒)AgNO3溶液2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋3.設計原電池(3)原電池中電子從________(填“正”或“負”，下同)極流出，電解質溶液中陰離子移向________極。負負2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ZnPtZn－2e－=Zn2＋C

2.某原電池總反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含KCl飽和溶液的瓊膠嗎？提示：不可以。因為AgNO