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1、第一节 原电池 选修4第四章 电化学基础 湖南省湘乡市第四中学 龙威 1780年,意大利生物学家伽伐尼(Galvani, L.) 在 做青蛙的解剖实验时发现青蛙有抽搐现象。 原电池的雏形 病 例 分 析 病 例 分 析 病 例 分 析 你能为她开一个药方吗? 形成原电池的条件形成原电池的条件 u 结论 : 形成原电池的条件形成原电池的条件 有两种活泼性不同的金属(或 一种是非金属导体)作电极 负极: 正极: 比较活泼的金属 相对不活泼的金属、石墨等 形成原电池的条件形成原电池的条件 结论: 电极材料均浸入电解质溶液中 形成原电池的条件形成原电池的条件 结论: 两极相连形成闭合电路 形成原电池的
2、条件形成原电池的条件 结论: 一个自发进行的氧化还原反应 u 组成原电池的条件: 1、有两种活泼性不同的金属(或一种是 非金属导体)作电极 2、电极材料均浸入电解质溶液中 3、两极相连形成闭合电路 4、一个自发进行的氧化还原反应 由于金与铁(钢的主要 成分)是活泼性不同的两 种金属,唾液中含有电解 质,故构成了原电池,产 生了微小的电流,使得格 林太太头痛,因此必须换 掉其中的一颗假牙。 解决方案 下列哪几个装置能形成原电池? A B C DE 请写出图片中原电池的电极反应式和 电池反应方程式。 负极:(锌片) Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极:(铜片) 2H+ + 2e- =
3、H2 反应方程式:Zn+2H+=Zn2+H2 稀H2SO4 还原反应 探究实验一 请根据反应: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个单液原电池,并进行实 验。 CuSO4 溶液 电流表指针发生 偏转,但不稳定。 两个电极上都有 红色物质生成 思考:如何才能得到 持续稳定的电流? 分析: 由于锌片与硫酸铜溶液直接 接触,锌片失去的电子一部分经导 线传递到铜片表面,另一部分电子 直接传递给硫酸铜溶液中的Cu2+, 铜在锌片表面析出,锌片表面也构 成了原电池,进一步加速铜在锌表 面析出,致使向外输出的电流强度 减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后 ,不再构成原电池,也就没有电流 产生。
4、 CuSO4 溶液 http:/ ?在原有实验基础上进行改进,设计成 一个能产生持续稳定电流的原电池。 探究实验二 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接, 并使锌片和铜片不直接接触,然后分别浸入盛有 硫酸锌和硫酸铜溶液的烧杯中,中间用一盐桥连 接,观察现象。 请写出电极反应: 负极: Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反应) 正极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 总电池反应方程式为: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 盐桥中通常装有含琼 胶的KCl饱和溶液. 导线传递电子 ,沟通外电路 ;而盐桥则传 递阴阳离子, 沟通内电路。 盐桥保持溶液 电中性,两个 烧杯中的
5、溶液 连成一个通路 。 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 此原电池的优点: 能产生持续、稳定 的电流。 此原电池是由两个 半电池组成的(锌和锌 盐溶液构成锌半电池, 铜和铜盐溶液构成铜半 电池);半电池中的反 应就是半反应,即电极 反应,所以半电池又叫 电极(不是电极导体) 。 将原电池反应中的氧化反应与还原反应 分开在两个不同区域内进行,再以适当的 方式连接起来,从而获得了稳定持续的电 流。 小 结 探究实验三 将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接, 并使锌片和铜片不直接接触,然后分别浸入盛有 硫酸锌和稀硫酸溶液(与硫酸铜溶液的浓度相同 )的烧杯中,中间用一盐桥连接,观察并比较产 生电流强度的
6、大小。 结论 由于氧化还原反应的本质是电子的转移,而 原电池反应的结果导致产生了电流,故原电池 反应的本质就是自发的氧化还原反应; 在相同条件下,原电池输出电能的能力,取 决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 实 验 设 计 请利用:Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag 的反应原理,设计一个能产生电流的原 电池装置,并写出两个电极上的电极反 应。 练习一 Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag 化合价升高失2e- 化合价降低得2e- 电极:负极是Cu,正极可以是Ag或C等。 负极:Cu 2e- = Cu2+ 正极:2Ag+ + 2e- = 2 Ag 电解质溶液:
7、 AgNO3 或者: Cu(NO3)2 、AgNO3 1、根据氧化还原反应电子转移判断电 极反应。 2、根据电极反应确定合适的电极材料 和电解质溶液 AgNO3Cu(NO3)2 CCu 化合价降低 得2e- Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu 化合价升高 失2e- 练习二:利用此氧化还原氧化还原反应来 设计原电池,写出电极反应式。 并画出装置图 (Fe + CuSO4 = Cu + 2 FeSO4) FeCu FeSO4 CuSO4 练习三:利用此氧化还原氧化还原反应来 设计原电池,写出电极反应式。 并画出装置图 (Cu + 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2) 化合价降低得2e- Cu + 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 化合价升高失2e- Cu C CuCl2 FeCl3 离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 课堂小结 一、构成原电池的条件 二、探究“单液电池”,寻找改进方法 “双液电池” 三、电极反应式的书写 四、盐桥的作用 五、原电池反应的本质 普通干电池手机电池钮扣电池 笔记本电脑 专用电池 摄像机 专用电池 “神六”用 太阳能电池
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