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原电池的工作原理
第1章 化学反应与能量转化
重点：
1. 理解原电池的构成条件，能准确判断原电池的正负极。
2. 掌握原电池的工作原理，包括电极反应、电子和离子的移动方向，会书写电极反应式和总反应式。
3. 熟知常见原电池的工作原理及应用。
难点：
1. 从微观角度理解原电池中电子转移、离子迁移的过程及二者协同工作机制。
2. 掌握复杂体系中原电池电极反应式的书写及总反应式的推导。
原 电 池：把化学能转化为电能的装置。
构成要素：
①有两个活泼性不同的电极。
②有电解质溶液或熔融电解质。
③能形成闭合回路。
本质：
自发进行的氧化还原反应。
温故知新
稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4
A B C D
A
A
A
A
A
A
Zn Cu
Fe C(石墨)
Zn Cu
Zn Zn
Fe Cu
Si C(石墨)
Zn Cu
A
稀H2SO4 酒精 NaCl溶液 稀H2SO4
E F G H
【练】下列装置中，能组成原电池的是( )
ABCH
Zn Cu
温故知新
温故知新
硫酸铜溶液
锌片
铜片
Zn－2e－=Zn2+
氧化反应
负极
发生溶解
Cu2++2e－=Cu
还原反应
正极
析出红色固体
外电路
内电路
负极 沿导线 正极
正极 沿导线 负极
电子流向：
电流方向：
阳离子 正极
阴离子 负极
原电池总反应：_____________________
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
Cu2+
Zn2+
SO42-
Cu2+
SO42-
电子导体
离子导体
【思考】“十分钟后，锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 请分析原因。
由于这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，锌与其接触的CuSO4溶液发生反应，电流会逐渐衰减
( CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu )
如何优化这种电池呢？
解决问题的核心：使还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
为什么没有电流？该如何解决？
两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路
盐桥
盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶， K+和Cl-可在其中自由移动
盐桥的作用？请标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向
（1）形成闭合回路
（2）平衡电荷
（3）避免反应物直接接触
随着反应的进行ZnSO4溶液中Zn2+离子浓度增大，为使ZnSO4溶液保持电中性，盐桥中的Cl-会移向ZnSO4溶液
随着反应的进行CuSO4溶液中Cu2+离子浓度减小，为使CuSO4溶液保持电中性，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液
Cl-
K+
Zn2+
Cu2+
e-
e-
e-
e-
Zn - 2e- Zn2+
Cu2+ + 2e- Cu
Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
一、原电池工作原理
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
发生氧化反应
发生还原反应
－
＋
电流表
隔膜或盐桥
负极
正极
A
e-
e-
电子导体
离子导体
负极
发生氧化反应
还原剂
正极
发生还原反应
氧化剂
二、负极的判断方法
较活泼的一极（一般）
电子流出的一极
化合价升高的一极
发生氧化反应的一极
负离子移向的一极
负极
分析下列装置形成原电池，谁作负极？
Mg
Al
NaOH溶液
（b）
Mg
Al
H2SO4溶液
（a）
思考与讨论
2、在稀H2SO4作电解质溶液，A、B作为两极材料，原电池反应时，A电极溶解，则A、B电极中哪个作负极，谁更活泼？
1、实验室制H2时，往往使用粗锌与稀H2SO4反应，其原理是什么？
粗锌中含其他金属，与Zn、稀H2SO4构成原电池，使反应速率加快。
A
B
H2SO4溶液
思考与讨论
3、依据反应2Fe3＋＋2I- = I2＋2Fe2＋，设计原电池，实现化学能转化为电能，并概括设计原电池的一般思路。
盐桥
C
KI溶液
A
FeCl3溶液
电流计
C
还原反应：2Fe3＋＋2e- = 2Fe2＋
氧化反应：2I- - 2e- = I2
正极
负极
分析
氧化反应和
还原反应
选择
电极材料
与电极反应
相对应
选择
正极区、负极区
的电解液
【例题】一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2。
（1）可以写成氧化反应：_________________ 还原反应：______________________
（2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，画出装置图
盐桥
Cu
FeCl3溶液
A
CuCl2溶液
电流计
C
Cu－2e－＝Cu2+
2Fe3++2e－＝2Fe2+
(1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极(　　)
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应(　　)
(3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极(　　)
(4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(　　)
(5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属(　　)
×
×
×
√
×
1.判断下列说法是否正确。
2.如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(　　)
A.外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B.若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn
C.若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
C
（1）电极X的材料是_______；电解质溶液Y是 ；
（2）银电极为电池的 极，电极反应为________________________；X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从_____电极流向______电极。
盐桥
X
Y溶液
A
CuSO4溶液
电流计
Ag
铜
AgNO3溶液
正
Cu-2e-=Cu2+
2Ag+ +2e-=2Ag
Cu
Ag
3.依据氧化还原反应：2Ag+ +Cu = Cu2++2Ag设计的原电池如右图所示。请回答下列问题：
4.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼胶）构成一个原电池（如下图）。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)
①在外电路中,电子由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag++e- = Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应
与该原电池反应相同
A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④
B
5.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ）
C
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-)减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
(1)电极Ⅰ上发生__________(填反应类型)，作_______(填电极名称)。
(2)电极Ⅱ的电极反应式为_________________。
(3)该原电池的总反应式为__________________________。
(4)盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是_______________________。
6.如图是某同学设计的原电池装置：
还原反应
正极
Cu－2e－=Cu2＋
2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋
形成闭合回路、平衡电荷

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