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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第二课时 原电池的工作原理
6.1.2 原电池的工作原理
我们的生活很难离开电力
那么电是从哪里来的呢？
火力发电
核电站
水力发电
风力发电
我们日常使用的电能主要来自火力发电。
2015年我国电力生产量构成图
6.1.2 原电池的工作原理
化学能
热能
机械能
电能
燃料燃烧
蒸汽轮机
发电机
火力发电
6.1.2 原电池的工作原理
能量的转化效率并不是100%
化学能
热能
机械能
电能
转化次数越多能量损失越多
直接？
6.1.2 原电池的工作原理
火力发电
将化学能经一系列能量转化为电能
过程
燃烧
关键
氧化还原反应
本质
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
本质
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
引起
化学反应的能量能不能直接转变为电能呢？
化学能直接转化为电能需要满足什么条件？
（1）物质间的反应必须是氧化还原反应；
（2）反应能够自发进行（反应条件与限度）。
6.1.2 原电池的工作原理
【实验6-3】实验探究——化学能转化为电能
(1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
(2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。
(3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。
6.1.2 原电池的工作原理
【实验6-3】实验探究——化学能转化为电能
操作
现象
操作
现象
操作
现象
将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中
锌片上有气泡冒出，铜片上无现象
用导线连接锌片和铜片
锌片逐渐溶解，铜片上有气泡冒出
用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表
电流表指针发生偏转
装置中有电流产生
化学能转化为电能
6.1.2 原电池的工作原理
一、原电池的基本概念
1．定义：原电池是将化学能转化为电能的装置。
2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
3．电极：（1）负极：电子流出的一极
________电子，发生________反应；
（2）正极：电子流进入的一极
________电子，发生________反应。
失去
氧化
得到
还原
6.1.2 原电池的工作原理
二、锌铜原电池的工作原理
6.1.2 原电池的工作原理
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
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↑
电子流向：
负极 沿导线 正极
电流方向：
正极 沿导线 负极
外电路：
内电路：
阴离子 负极
阳离子 正极
外电路
内电路
2H++2e－=H2↑
负氧正还
阳正阴负
三、构成原电池的条件
1．在锌铜原电池当中，稀硫酸的作用是什么？
2．制作原电池的过程中，对电极材料的选择是否有要求？
3．在原电池的制作中，电池有哪些不可或缺的部分？
思考交流
6.1.2 原电池的工作原理
三、构成原电池的条件
Zn
稀硫酸
A
C
Cu
稀硫酸
C
A
构成原电池的前提：基于一个能自发进行的氧化还原反应
6.1.2 原电池的工作原理
三、构成原电池的条件
Zn
稀硫酸
A
C
Zn
稀硫酸
Zn
A
Zn
稀硫酸
A
玻璃
结论：活泼性不同的两种金属
（或金属与其他导电材料）做电极
6.1.2 原电池的工作原理
三、构成原电池的条件
Zn
稀硫酸
A
Cu
Zn
酒精
Cu
A
结论：有电解质溶液
6.1.2 原电池的工作原理
三、构成原电池的条件
Zn
稀硫酸
A
Cu
结论：构成闭合回路
6.1.2 原电池的工作原理
Zn
稀硫酸
A
Cu
三、构成原电池的条件
（1）自发进行的氧化还原反应；
（2）两个活动性不同的电极；
（3）电解质溶液（或熔融电解质）；
（4）形成闭合回路。
6.1.2 原电池的工作原理
三、构成原电池的条件
判断下列装置哪些能构成原电池？能，指出正负极名称，不能，请说明理由？
③⑤
①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路
6.1.2 原电池的工作原理
【课堂练习】
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
Zn
Cu
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
负极( ): .
正极( ): .
总反应式: .
请在图上标出电子的流动方向和电流方向，并判断正负极，写出电极反应式和总反应式。
Ag
Fe
I
e-
e-
I
Fe
Ag
Fe－2e - = Fe2+
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
6.1.2 原电池的工作原理
四、简易电池的设计与制作
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。
【实验】
（1）水果电池
（2）简易电池
探究【P37】
6.1.2 原电池的工作原理
四、简易电池的设计与制作
【课后思考】
水果电池中，水果的作用是什么？
什么因素会影响水果电池的电流大小？
（如：水果大小，水果种类，电极插入深度，电极之间的距离等）
3.电极材料的选择需要注意什么问题？
（如：锌-锌电极，铜-铜电极能否构成原电池）
探究【P37】
6.1.2 原电池的工作原理
【练1】理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ）
A．CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
B．2FeCl3 + Fe === 3FeCl2
C．2Al + 2NaOH + 2H2O === 2NaAlO2 + 3H2↑
D．HNO3 + NaOH === NaNO3 + H2O
D
6.1.2 原电池的工作原理
6.1.2 化学反应与电能
B
【练2】下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：
① Zn为正极，Cu为负极；② H+ 向负极移动；③ 电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu； ④ Cu极上有H2产生；⑤ 若有1 mol电子流过导线，则产生0.5 mol H2； ⑥正极的电极反应式为Zn - 2e- === Zn2+。描述合理的是（ ）
A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④

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