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第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第一课时 原电池的工作原理
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复习回顾
判断下列装置哪些属于原电池
H2SO4
Zn Zn
（1）
石墨
石墨
H2SO4
（2）
H2SO4
Zn 石墨
（3）
Zn Cu
H2SO4
（4）
CuSO4
Zn Cu
（5）
C2H5OH
Zn Cu
（6）
Zn Cu
ZnSO4 CuSO4
（7）







复习回顾
有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。
②电解质溶液
③形成闭合电路
④能自发进行氧化还原反应
组成原电池条件
原电池
e-
A
-氧化反应
+
还原反应
负向负
正向正
内电路
外电路：
电子流向: 负极 沿导线 正极
电子不下水，
离子不上岸
单液原电池工作模型
我们已经知道，将锌片、铜片置于稀硫酸中并以导线连接起来组成原电池，可以获得电流。然而，这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，如锌与其解除的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减
注意观察：1、电流表指针偏转情况，工作一段时间有无变化
2、电解质溶液的变化
3、电极表面的变化
原电池
【实验探究】
硫酸铜
Cu
Zn
A
预期现象 实验现象
？
Zn片溶解 Cu片上有Cu析出电流表指针发生偏转
原电池
将置有锌片的硫酸锌溶液和置有铜片的硫酸铜溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
A
？
？
【实验探究】
注:这种用盐桥连接的原电池也叫双液原电池
原电池
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
A
盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻;
胶冻的作用是防止管中溶液流出;
K+和Cl-能在胶冻内自由移动。
盐桥
单液电池实验现象
双液电池实验现象
原电池
1.电流表指针发生偏转
2.铜片表面有铜析出
3.锌片表面有铜析出
4.随着时间的延续，电流减小，电流不稳定
5.锌片表面逐渐被铜全部覆盖
1.有盐桥存在时电流表指针偏移
2.铜片表面有铜析出
3.锌片逐渐溶解
4.随着时间的延续，能产生持续稳定的电流
5.取出盐桥无电流产生
原电池
思考与交流：
1.为什么电流会逐渐减小？
2.能否阻止Cu2+在锌片表面还原？
主要原因：负极与阳离子直接接触
【说明】由于装置中Cu2+与Zn直接接触，Zn失电子后，Cu2+可以直接在锌片上得到电子，所以这种原电池的效率不高，电流在短时间内就会衰减。
把锌电极与H2SO4溶液分开
原电池
改进后的原电池装置有哪些优点？
2、提高了能量转化率（化学能→电能）；
3、有效避免了电极材料与电解质溶液的直接反应， 能够防止装置中化学能的自动释放（自放电）,增加了原电池的使用寿命。
1、离子在盐桥中作定向移动，减少了离子的混乱，使离子移动更加有序，能够产生持续稳定的电流；
【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。
总结：单液原电池有缺陷，该原电池化学能转化为电能的效率较低，不能将化学能完全转化为电能。
双液原电池工作模型
原电池
A
-氧化反应
+
还原反应
负向负
正向正
内电路
外电路：
电子流向: 负极 沿导线 正极
电子不下水，
离子不上岸
原电池
加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：
半电池中：还原性强的材料作负极，失电子被氧化
外电路中：电子由负极经导线流向正极
另半电池：电解质溶液中氧化性强的离子在正极得电子被还原
内电路中：溶液中电解质电离出的阴阳离子定向移动与两极之间通过盐桥构成闭合回路。
注：电子只能在两极和外电路中流动，不可能进入溶液中。即“电子不下水，离子不上岸”
原电池
电极反应
负极：
正极：
总反应：
Cu2++2e- =Cu
Zn－2e- =Zn2+
Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu
依据同样的原理，可以将其他自发进行的氧化还原反应设计成原电池。原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
原电池
设计原电池的步骤
1.首先确定反应必须是能自发进行的氧化还原反应。
2.正负极材料的选择：根据氧化还原反应关系找出正、负极材料，若反应中有金属单质，一般选择活泼性较强的金属作为负极，活泼性较弱的金属或可到店的非金属（如石墨等）作为正极；若反应中没有金属单质，一般用石墨作电极。
3.电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如溶解于溶液中的空气）。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液选择与电解材料相同的阳离子。
注：若负极材料为参与电极反应，参与反应的是两种电解质，则两种电解质溶液分别置于
两个容器中，一般用石墨做电解，中间用盐桥连接。
原电池
设计盐桥原电池的思路：
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag
还原剂和氧化产物为负极的半电池
氧化剂和还原产物为正极的半电池
根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液
外电路用导线连通，可以接用电器
内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路
画出装置示意图
ZnSO4溶液
AgNO3溶液
Zn
Ag
A
原电池
随堂训练
1．将锌片、铜片、盐桥、导线、电流计和ZnSO4溶液、CuSO4溶液连接成下图装置，下列各叙述中正确的是（ ）
A．构成原电池，锌片作正极
B．铜片上有铜析出，锌片上没有
C．铜片附近Cu2＋浓度不变
D．导线中电子的方向是由铜片流向锌片
B
随堂训练
2．“暖宝宝”的主要原料有：铁粉、活性炭、水、食盐等。其中活性炭是原电池的电极之一，食盐的作用是溶于水形成电解质溶液。下列有关“暖宝宝”的说法中错误的是（ ）
A．活性炭作用是作原电池的正极，加速铁粉的氧化
B．“暖宝宝”放出的热量是铁氧化时产生的
C．“暖宝宝”使用前要密封保存，使之与空气隔绝
D．活性炭最终将转化为二氧化碳
B
随堂训练
3．下列现象中，不是由于原电池反应造成的是（ ）
A．含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快
B．金属在潮湿的空气中易腐蚀
C．纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率
D．纯银器表面变黑
D
随堂训练
B
谢谢观看SHUAN Q for watching！

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