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电化学：研究化学能与电能之间相互转换的装置、过程和效率的科学。
2.电解池：借助电流而发生反应的装置
将电能转化为化学能
1.原电池：产生电流的化学反应的装置
将化学能转化为电能
原电池的工作原理
化学（人教版）选择性必修1 第四章 第一节 第一课时
普通干电池
充电干电池
钮扣电池
笔记本电脑
专用电池
摄像机专用电池
手机电池
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单液电池
CuSO4
Cu
Zn
A
总反应：
Zn＋Cu2+ = Zn2+＋Cu
负极
锌片：
Zn－2e- = Zn2+
失电子，发生氧化反应
正极
铜片：
Cu2+＋2e- = Cu
得电子，发生还原反应
离子移动方向：
阳离子(+)：向正极，
阴离子(-) : 向负极。
“正正负负”
电子流向：
负极 → 正极
电流方向：
正极 → 负极
电流表偏向正极
单液电池
①能自发进行氧化还原反应（都可以做成原电池）
②电极：两种活动性不同的金属 [或一种金属与非金属 (石墨)]
③形成闭合回路：用导线相连[或直接接触]
④电解质溶液[或熔融电解质]（提供自由移动的阴阳离子）
（酒精、蔗糖、CCl4不是电解质，浓H2SO4中主要是分子）
组成原电池的条件：
负极：较活泼的金属(提供电子）
正极：较不活泼的金属、 石墨等（导电，提供反应场所）
CuSO4
Cu
Zn
A
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）
石墨 Cu
H2SO4
（4）
CuSO4
Zn Cu
（5）
浓H2SO4
Zn Cu
（7）
Zn Cu
ZnSO4 CuSO4
（8）






单液电池
C2H5OH
Zn Cu
（6）


单液电池
【思考】写出以下原电池的总反应方程式、电极反应式，标出电子流向和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。
e-
Zn2+
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
电极反应
负极：Zn - 2e- = Zn2+
正极：Cu2+ + 2e- = Cu
总反应
Cu-CuSO4(aq)-Zn原电池
单液电池
【原因分析】
单液电池
铜片、锌片表面均附着红色固体，
电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。
【实验现象】
现象
原因
锌片表面附着红色固体
电流逐渐衰减
Zn与Cu2+直接接触发生反应；
锌与CuSO4溶液的接触面积减少，电流逐渐衰减
单液电池
【思考1】该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？
还原剂Zn 与 氧化剂CuSO4 不直接接触
解决问题的关键：
怎样能使电解质溶液连通构成原电池？
锌片可以插入什么溶液中
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
A
？
改进
硫酸铜
Cu
Zn
A
？
单液电池
科学视野
溶液的导电能力与离子的迁移速率有关
阴阳离子的迁移速率接近可以提高导电能力
298.15K时一些离子在水溶液中的离子迁移率U(m2 S-1 V-1)
阳离子 离子迁移率 阴离子 离子迁移率
H+ 36.30 OH- 20.52
K+ 7.62 SO42- 8.27
Ba2+ 6.59 Cl- 7.91
Na+ 5.19 NO3- 7.40
Li+ 4.01 HCO3- 4.61
单液电池
盐桥：一种凝胶态的离子导体
①盐桥中通常装有: 含KCl饱和溶液的琼胶，
②琼脂的作用：防止管中溶液流出;
③K+和Cl-可在其中自由移动。
且盐桥中离子浓度大，离子只出不进。
双液电池与盐桥
2、盐桥的作用：
①沟通两个溶液,使其形成闭合回路；
②平衡电荷，使溶液保持电中性，
使电极反应持续进行。
③避免电极与电解质溶液直接反应，
减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。
双液电池与盐桥
3、双液电池的特点
(1)能产生持续、稳定的电流；
(3)电解质溶液和电极材料的选择
烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子
(2)把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行。电极分离，
避免其他反应的发生，能量更多的转化为电能，效率高。
【打破思维定势】氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。
双液电池与盐桥
电流大小：
电流稳定性：
转化效率：
较小
稳定
高
电流大小：
电流稳定性：
转化效率：
较大
衰减快
低
双液电池与盐桥
改进
增大电流呢？
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？
【思考】双液原电池电流弱的原因？
1.离子运动的距离长
2.离子运动的通道窄
3.离子容量小
Cu
【离子交换膜】
是一种含离子基团的、对溶液里的离子
具有选择透过能力的高分子膜。
膜电池
只允许阳离子通过
只允许阴离子通过
只允许H+通过
膜电池
01
阴离子交换膜
离子交换膜电池
离子交换膜电池装置
电池正负极的判断
（1）一般来说，还原性强（即给出电子能力强）的一边作负极
Fe- H2SO4(aq)-Cu
Fe -HCl (aq)-Zn
Fe- FeCl3(aq)-Cu
Zn- NaCl(aq)-Ag
判断：活泼金属一定作负极（ ）
Mg- NaOH(aq)-Al
Fe- 浓HNO3(aq)-Cu
电池正负极的判断
(2)根据原电池两极发生的变化判断
化合价升高→失去电子→发生氧化反应→负极；
化合价降低→得到电子→发生还原反应→正极。
(3)根据现象判断：
减重或溶解的一极为负极，
增重或有气泡放出的一极为正极。
(4) 根据电流方向或电子流动方向判断
电子由负极→正极；电流由正极→负极。
(5) 根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向
在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(正正负负）
原电池原理的应用
1、加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。
例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。
金属活动性：负极＞正极。
例如，有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。
2、比较金属活动性强弱
3、用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池的 而受到保护。
在要保护的金属上连接一种更活泼的金属。
正极
随堂练习

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