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原电池的工作原理
第1章 化学反应与能量转化
学习目标
01
能认识从单液原电池发展到双液原电池的变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
02
会分析理解原电池的工作原理，能正确书写原电池电极反应式、判断正负极。
电不仅是现代生活的“空气”，更是推动社会进步的“隐形引擎”。
电池是一种什么样的装置？
两个活性不同的电极
原
电
池
电子流向
离子移向
电解质溶液或熔融电解质
电极反应式
自发的氧化还原反应
闭合回路
反应类型
工作原理
装置
构成四要素
原电池
G
e-
e-
电子由负极流向正极
负极
正极
氧化反应
还原反应
阳离子移动方向→
←阴离子移动方向
电解质溶液
原理
电流由正极流向负极
外电路
内电路
原电池的工作原理
电极反应 负极：失去电子，发生氧化反应
正极：得到电子，发生还原反应
电子流向 由负极经过导线流向正极
电流方向 由正极经过导线流向负极
离子移动方向 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动
原电池
一、原电池的工作原理
按此方法设计的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？
主要原因：负极与阳离子直接接触
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。
锌半电池
铜半电池
双液原电池工作模型
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
一、原电池的工作原理
1.构成闭合回路
2.平衡电荷，使溶液呈电中性
3.使电流持续稳定
盐桥的作用？
思考与讨论
双液原电池工作模型
请分析该双液原电池中电子和离子的移动方向
以及改进后的原电池装置有哪些优点？
提高了能量转化率，增加了原电池的使用寿命
能够产生持续稳定的电流
一、原电池的工作原理
化合价升高→
氧化产物
失e-→
还原剂→
被氧化 →
氧化反应→
化合价降低→
还原产物
得e-→
氧化剂→
被还原→
还原反应→
氧化还原概念之间的相互关系
试利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+设计一个持续、稳定的电流的原电池，画出示意图，写出电极反应。
正极：2Fe3＋＋2e- =2Fe2+
负极：Cu-2e- =Cu2+
盐桥
Cu
C
CuCl2溶液
FeCl3溶液
G
一、原电池的工作原理
正负极的判断
根据电子流动方向
电子流出的极
电子流入的极
——负极
——正极
阴离子移向的一极
阳离子移向的一极
根据离子流向
微观判断
——负极
——正极
一、原电池的工作原理
发生氧化反应的极
发生还原反应的极
④根据电极有气泡冒出
——负极
——正极
质量增加的电极
工作后
质量减少的电极
——正极
——负极
工作后，有气泡冒出的电极为正极
较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料
—负极
—正极
①根据电极材料
宏
观
判
断
②根据原电池电极发生的反应
③根据电极质量的变化
正负极的判断
一、原电池的工作原理
判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况。如：
(1)Al在强碱溶液中比Mg更易失电子，Al作负极、Mg作正极。
(2)Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu更难失电子，Cu作负极、Fe、Al作正极。
注意！！！
一、原电池的工作原理
1.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)
A.①②中Mg是负极，③④中Fe是负极
B.②中Mg是正极，电极反应为6H2O+6e- === 6OH-+3H2↑
C.③中Fe是负极，电极反应为Fe-2e- === Fe2+
D.④中Cu是正极，电极反应为2H++2e- === H2↑
B
反馈训练
电极反应式的书写
1)判两极：
2)列物质：
3)标得失：
4)选离子，配电荷：
5)原子平，式完成。
负极：较活泼金属，失电子，发生氧化反应，电子流出，电流流入， 吸引阴离子；
正极：较不活泼金属，得电子，发生还原反应，电子流入，电流流出， 吸引阳离子。
反应物→生成物
反应物±ne-→生成物
碱性—OH-；酸性—H+；熔融氧化物—O2-; 熔融碳酸盐—CO32-， 熔融硝酸盐—NO3-
依据电解质环境选择合适离子配平电荷守恒
【方法总结】
2.判断正误
(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。(　　)
(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。(　　)
(3)用Mg、Al分别作为电极,用NaOH溶液作为电解液构成的原电池,
Mg为正极。(　　)
(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正
极移动。(　　)
(5)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率
高。(　　)
(6)原电池放电时,外电路中电流由负极流向正极。(　　)
反馈训练
D
3. 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性： ，设计了盐桥式的原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是（ ）
A. 甲烧杯的溶液中发生还原反应
B. 乙烧杯中发生的电极反应为：
C. 外电路的电流方向是从 b 到 a
D. 电池工作时，盐桥中的 移向乙烧杯
反馈训练
4．依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是　　;电解质溶液Y是　　　　　　　　　。
(2)银电极为电池的　　　　极,发生的电极反应为　　 　;
X电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。
(3)外电路中的电子是从　　　　极流向　　　极。
Cu-2e-=Cu2+
Cu
AgNO3溶液
正
2Ag++2e-=2Ag
负(Cu)
正(Ag)
反馈训练
拓展思考：盐桥有什么缺点吗？还有其它的改进方法吗？
离子交换膜（1）作用：
①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
提高产品的纯度或避免不安全因素。
②能选择性的通过离子，起到平衡电荷，形成闭合回路的作用。
③用于物质的制备、分离、提纯等
单液：负极与电解液直接接触 盐桥：有效隔离，电阻增大 离子交换膜：有效隔离，电阻小
离子交换膜
分类：
①阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
②阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。
④双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
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(　　)
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
C
反馈训练

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