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生活离不开电
火力发电原理及过程
化学能
热能
机械能
电能
燃烧
蒸汽
发电机
第一节 原电池
第四章 化学反应与电能
火力发电存在的问题：
①使用的化石燃料属于不可再生资源;
②化石燃料的燃烧会产生大量的有害物污染环境;
③能量经过多次转化，能量利用率低。
【必修二P36】
能否将化学能直接转化为电能？
伏打电池
电解液（H2SO4）
浸有电解液的湿布
正极
负极
A
锌片
锌片
浸有电解液的湿布
伏打电堆（Voltaic pile），又名伏打堆，是最早出现的化学电池，是在1800年由意大利物理学家亚历山大·伏打伯爵发明。
探究实验 讨论与交流
实验一： 观察锌片和铜片上现象和差别？
实验二： 观察锌片和铜片上有何现象？推测原因
实验三： 观察电流表上有何现象？
注意电流表指针偏转方向
Cu
铜锌未连接时，锌片表面有气泡，铜片无明显变化。
铜锌未连接时
反应的离子方程式：
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋ H2↑
0
+1
0
+2
失 2e-
得 2×e-
铜锌连接时，铜表面.出现大量气泡，锌表面也有气泡。
电流表指针发生偏转，说明导线中有电流产生
实验操作
实验现象
实验结论
铜片上：无气泡
锌片上：逐渐溶解，有气泡
铜片上：有气泡
锌片上：逐渐溶解
电流表：指针偏转
锌与稀硫酸反应生成氢气，而铜不反应
装置中发生反应生成氢气，导线中有电流通过
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
2H++2e－=H2↑
氧化反应
还原反应
负极
正极
阳离子
阴离子
SO42-
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
外电路
内电路
阴离子 负极
阳离子 正极
外电路
内电路
e－
I
一、原电池
化学能转变为电能的装置
（1）原电池定义：
（2）原电池的工作原理：
电极 电极材料 电极反应 反应类型 总反应
锌片
Zn - 2e- = Zn2+
氧化反应
铜片
2H+ + 2e- = H2↑
还原反应
电子由锌片经外电路流向铜片
负极
正极
Zn+2H+=Zn2++ H2↑
（负极 正极）
电子流向：
① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，
② 电子从负极经外电路流向正极，
③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。
能
不能
不能
条件2：活泼性不同的两个电极
Ag
Cu
条件1: 有自发氧化还原反应
（3）简单原电池构成条件
能
能
不能
条件3:电极必须插入电解质溶液中
不能
能
条件4: 两极相连形成闭合回路
原电池的构成条件
① 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体）
作电极；
② 两极均插入电解质溶液；
③ 两极相连形成闭合电路。
（金属和氧化物；惰性电极等）
（或传导离子的介质）
④ 一个自发的氧化还原反应。
Zn
Cu
稀H2SO4
D
2、用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，正极上发生的反应是( )
A.2H++2e- = H2 B.Zn-2e- = Zn2+
C.2H2O+4e-+O2 = 4OH- D.Ag++e- = Ag
1、根据Zn+Cu2+ = Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是( )
A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅
D
（4）电极反应式：
负极：Zn-2e- =Zn2+
正极：2H++2e- =H2
总反应式：
Zn+2H+= Zn2++H2
①负极发生氧化反应；
②正极发生还原反应；
③负极反应式+正极反应式=总反应式
稀硫酸
离子反应，应遵循电荷、
质量守恒、 电子守恒。
※常见简单原电池：
A
Fe C
H2SO4 溶液
①
-
+
总反应：Fe + 2H+ = Fe 2+ + H2↑
Fe-2e-=Fe2+
负极：
溶解
2H++2e-=H2↑
正极：
气泡
-
+
A
Zn Cu
CuSO4 溶液
总反应：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu
Cu2+ +2e-=Cu
正极：
红色物质析出
Zn-2e-=Zn2+
负极：
溶解
②
总反应：Mg+ 2H+ = Mg 2+ + H2↑
2H++2e-=H2↑
正极：
气泡
Mg-2e-=Mg2+
负极：
溶解
③
A
Mg Al
H2SO4 溶液
-
+
总反应：2Al + 2OH - +2H2O = 2 AlO2 - + 3H2 ↑
6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH -
正极：
气泡
Al - 3e- + 4OH - = AlO2 - +2H2O
负极：
溶解
-
+
A
Mg Al
NaOH溶液
④
（5）电子流向和电流流向
电子流向：
负极
正极
内电路
电流流向：
负极
正极
内电路
外电路
外电路
（6）原电池原理的应用
①比较金属的活动性强弱
②加快氧化还原反应速率
如：实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌或滴加CuSO4，
它产生H2的速率快。
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
③ 设计原电池
一般负极的活泼性较强。
-
+
A
Fe Zn
-
+
→
A
Fe C
钢铁的腐蚀
钢铁的防腐
讨论2：如根据反应 Cu ＋ 2FeCl3 = 2FeCl2 ＋ CuCl2设计原电池？
A
-
+
Cu C或Pt
FeCl3溶液
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
负极：Cu－2e－===Cu2＋
讨论1：钢铁如何防腐？
讨论1：某原电池的总反应方程式为2Fe3++Fe＝3Fe2+，能实现该反应的
原电池是（ ）
A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
。。。
Fe3+
Cu
Fe
A
Fe3+
C
Fe
A
讨论2：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。
（1）“热敷袋”是利用 放出热量。
（2）炭粉的主要作用是 。
（3）加入氯化钠的主要作用是 。
（4）木屑的作用是 。
铁被氧化
与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化
氯化钠溶于水、形成电解质溶液
使用“热敷袋”时受热均匀
把化学能转化为电能的装置。
闭合电路
电极相连
接触传导离子介质
自发的氧化还原反应分两处进行
原电池
负极：
氧化反应
正极：
还原反应
e-
外电路
小结
正极
（PbO2）
铅蓄电池
负极
（Pb）
氢氧燃料电池
负极 正极
（Pt） （Pt）
熔融碳酸盐燃料电池
熔融态碳酸盐
课后作业
1、复习本节课知识
2、《升华》

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