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高中化学 人教版选择性必修一
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第1课时 原电池的工作原理
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生活离不开电
【情境引入】
任务一、回顾原电池
体验原电池
请同学们画出原电池的模型图
1.定义：
将化学能转化为电能的装置
2.构成条件：
（1）自发进行的氧化还原反应
（2）活泼性不同的两个电极
（3）电解质溶液（或熔融的电解质）
（4）形成闭合回路
学以致用
请把反应 Zn+ CuSO4 = ZnSO4 + Cu设计成原电池，并画出装置图
仪器及药品：锌片、铜片、导线、灵敏电流表、CuSO4溶液、原电池反应器
预测现象：
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
3.电流表指针发生偏转
实验探究
实验步骤：
1、如左图所示用导线连接锌片、电流表、铜片。
2、将硫酸铜溶液倒入原电池实验器中，再将锌片、铜片插入盛有硫酸铜溶液的原电池实验器中。
3、观察并记录实验现象。
温馨提示：1、注意正负极的正确连接
2、注意观察锌片、铜片、电流表指针偏转等现象
实验验证预测
预测的现象 实验观察到的现象
锌片逐渐溶解 锌片表面有红色物质生成
铜片上有红色物质析出 铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转 电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小
任务二、再探原电池
预测现象：
1.锌片溶解
2.铜片上有红色固体析出
3.电流表指针发生偏转
实际现象：
1.锌片表面有（暗）红色物质析出
2.铜片上有红色物质析出
3.电流表指针发生偏转，并且偏转角度逐渐变小
1.为什么锌片上有红色物质生成？
因为锌与CuSO4溶液直接接触，发生氧化还原反应，所以锌片表面有铜析出。
2.为什么电流表读数不断减小？
因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。
锌与CuSO4溶液的接触面积逐渐减少，当锌片表面完全被铜覆盖后，相当于两个电极都是铜，已不能发生原电池反应，最后没有电流产生。
思考讨论
（1）该原电池在工作中有何缺点？
（2）要提高原电池能量转化率，获得稳定的电流，如何改进？
【深入探讨】
锌与硫酸铜溶液直接接触发生反应，化学能转化为电能效率低,不能持续产生电流。
还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
任务三、改进原电池
模型推演
单液原电池
双液原电池
盐桥
盐桥：
特点：
通常是将含饱和KCl溶液的琼脂装在U型管中。
1.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动。
2.琼胶的作用是防止管中溶液流出
思考讨论
改良后的原电池是如何工作的？
阴离子(Cl-)→锌片（负）
阳离子(K+)→铜片（正）
(2)电极反应
总反应：Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
a.负极的电解质溶液: 正极电解质溶液:
双液原电池的工作原理
Cu
Cu
(1)电子：锌片→铜片
与电极具有相同阳离子
参加反应的阳离子
K＋
Cl-
e-
Zn2+
Zn
Cu2＋
Cu
Zn - 2e- = Zn2+
Cu2++ 2e- = Cu
发生氧化反应
发生还原反应
负极
正极
盐桥的作用：
微观探析
优点：
缺点：
1、连通内电路，形成闭合回路。
2、提供离子，平衡电荷。
电流稳定、寿命长、能量转化率高。
电流小
阴离子
负极液
正极液
盐桥
阳离子
阳离子
阳离子
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
还原反应
Cu2+ +2e- =Cu
负极
正极
外电路
Zn
Cu
失e-，沿导线传递，有电流产生
内电路
分为两个半电池进行
思维模型
阴离子交换膜：只允许阴离子通过
改进
用离子交换
膜代替盐桥
1.离子运动的距离长
2.离子运动的通道窄
3.离子容量小
隔膜原电池
Cu
Cu
Cu
优点：能量转化率高、电流强而稳定、寿命长
阴离子交换膜
思考：上面的隔膜原电池工作时，电解液中离子是如何移动的？
任务四、应用原电池
课堂小结
模型
单液原电池
Cu
Cu
双液原电池
Cu
隔膜原电池
优点
缺点
电流强
1.能量转化率低
2.电流易衰减、寿命短
1.能量转化率高
2.电流稳定、寿命长
电流小
1.能量转化率高
2.电流稳定、寿命长
通过这节课你学会了什么？
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
隔膜原电池微型化
1.两极
2.电解质溶液
3.导线
4.自发进行的氧化还原反应
电池四要素
—离子导体
—电子导体
谈谈你的收获
课堂检测
练习1、判断下列说法是否正确。
(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(　　)
×
×
×
√
×
课堂检测
练习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
课堂检测
练习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：
盐桥
X
Y溶液
A
CuSO4溶液
电流计
Ag
（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。
课堂检测
练习4、根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe = 3FeCl2，要求：(1)画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。
(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
课堂检测
练习5、如图是某同学设计的原电池装置：
(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_________________________。
课堂作业：设计原电池
利用反应Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ ，设计出单液与双液原电池图

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