选修 4 第四章 电化学基础

第一节 原 电 池

电化学是研究化学能与电能相互转换的 装置、过程和效率的科学。

授课人：高嵊飞

课标要求

1 、体验化学能与电能相互转化的 探究过程2、了解原电池的工作原理，能写出 电极反应和电池反应方程式

1 、原电池 的装置。原电池反应的本质是发生 反应。2 、原电池的构成条件：

3 、原电池正、负极规律 ①负极 : 电子 的极。通常是活泼性 的金属，发生 反应②正极 : 电子 的极。通常是活泼性 的金属或非金属导体，发生 反应

流出 较强氧化

流入 较弱还原

① 有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体）② 电解质溶液③ 构成闭合回路④ 能自发地发生氧化还原反应

将化学能转变为电能氧化还原

回顾旧知

实验探究

CuSO4 溶液

1 、这两个装置是否构成了原电池？若构成请写出电池反应式。2、实验中你观察到了什么现象？3、试着解释产生这些现象的原因。

特别提醒： 让实验稍微持续一段时间，便于 观察两极的现象！ 每次实验完毕要清洗电极！ 希望大家注意合作！

4 、从产生电流的稳定持续性考虑，用以上装置作为电源，你觉得合适吗？为什么？

CuSO4 溶液

分析：

由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌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。

1 、你认为改进的关键问题有哪些？2、针对这些问题你想如何解决呢？3、请利用已有的实验仪器和用品，动手验证你的设想并简单说明原理。

实验改进

实验改进

铜锌原电池

盐桥的作用盐桥的作用1 、让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行2、使两个烧杯中的溶液连成一个通路

原电池的设计1 、将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶 液。①电极材料的选择： 用还原性较强的物质作为负极，用氧化性较强的物质作为正极，且电池的电极必须导电，电池的负极一般要能与电解质溶液发生反应。 电解质溶液的选择： 电解质溶液一般要能与负极发生反应。若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液一般应与电极材料具有相同的阳离子。

利用 Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+，设计一个原电池。

要求： 1 、装置可采用烧杯和盐桥，画出盐桥原电池的装置图，并标出电子流向

2 、写出两个电极上的电极反应式

原电池的设计

• 通过这节课的学习，你感觉自己有 哪些收获？

小结

1. 锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 、移向 Zn 极，阴离子移向 Cu 极 B 、移向 Cu 极，阴离子移向 Zn 极 C 、和阴离子都移向 Zn极 D 、和阴离子都移向 Cu 极

B

课堂练习

2. 某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是 ( )

A.Mg B.Fe C.Al D.CuBB

3. 由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( ) A. 不变 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小

C

课堂练习

4 、把 a、 b、 c、 d 四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若 a、 b相连时，a为负极； c、 d相连时，电流由 d到 c ；a、 c相连时， c极上产生大量气泡，b、 d相连时， b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) A． a > b > c > d B． a > c > d > b C． c > a > b > d D． b > d > c > a

课堂练习

BB

（ 1 ）若烧杯中溶液为稀硫酸， 则观察到的现象。 两极反应式为：正极 ； 负极 。 该装置将 能转化为 能。（ 2 ）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为 ，

总反应方程式为 。

拓展练习

镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H++2e-=H2 ↑Mg － 2e-=Mg2+

化学 电

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H

2↑

Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O

作业

利用 Cu+2AgNO3 = Cu(NO3)2+2Ag 设计盐桥原电池，要求画出装置图并写出电极反应式。

谢谢大家！

2 、工作原理外电路： Zn 失去电子沿导线通过电流表进入

铜片内电路： Zn 原子失去电子成为 Zn2+ 进入溶液，

使 ZnSO4 溶液因 Zn2+ 增加而带正电，盐桥中的 Cl— 会移向 ZnSO4 溶液；同时 Cu2+ 获得电子成为金属沉淀在铜片上，使 CuSO4

溶液因 SO42— 相对增加而带负电，盐桥中

的 K+ 移向 CuSO4 溶液，从而形成闭合回路。

4. 如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入 CuSO4 溶液，片刻后可观察到的现象是 ( )

A. 铁圈和银圈左右摇摆不定 B. 保持平衡状态C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜

5 、利用原电池的反应原理： Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 设计一个能持续产生电流的原电池装置。

D

6. 下列哪几个装置能形成原电池？

CuZn

H 2SO 4

CuFe

H 2SO 4

nZ nZ

4OS2H

CuZn

酒 精

CuFe

NaCl溶 液

CuZn

H 2S O 4 H 2S O 4

Ａ Ｂ Ｃ D

E F

A B E H

Zn Cu

H2SO4

G

uC

4OS2H

H

(1) 比较金属活动性强弱。

例 1 ：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是

C. 将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；

A. 甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲

上有 H2 气放出；B. 在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多；

D. 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；

（ C ）

原电池原理应用：

(2) 比较反应速率

例 2 ：下列制氢气的反应速率最快的是

粗锌和 1mol/L 盐酸；

B.

A.纯锌和 1mol/L 硫酸；

纯锌和 18 mol/L 硫酸；

C.

粗锌和 1mol/L 硫酸的反应中加入几滴 CuSO4 溶液。D.

（ D ）

原电池原理应用：

(3) 比较金属腐蚀的快慢

例 3 ：下列各情况，在其中 Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是

(5) (2)

(1) (3) (4)

原电池原理应用：

例 4 ：下列装置中四块相同的 Zn 片，放置一段时间后腐蚀速

率由慢到快的顺序是 (4)

(2)

(1) (3)

(4)判断溶液 pH值变化

例 5 ：在 Cu-Zn 原电池中， 200mLH2SO4 溶液的浓度为 0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为———— mol, 溶液的 pH值变 _________ ？（溶液体积变化忽略不计）

0.2

解得：y ＝ 0.015 (mol)

x ＝ 0.015 (mol)

＝＝ 3.75× 10 4﹣ (mol/L )

∴pH ＝ -lg3.75 ×10 － 4

＝ 4 -lg3.75

答：……

－0.015

根据电极反应：

正极：负极： Zn－ 2e-＝

Zn2+2H++2e- ＝ H2↑

得：2 2 22.4

x y 0.168

解：

0.2×0.125×2c(H+) 余∴

2H+ —— 2e——H2↑

大0.015

原电池原理应用：

(5) 原电池原理的综合应用

例 6 ：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。

1)“热敷袋”是利用 放出热量。2)炭粉的主要作用是 。

3) 加入氯化钠的主要作用是 。

4)木屑的作用是 。

铁被氧化

与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化

氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀

原电池原理应用：

回顾旧知

•1 、原电池的概念•2 、原电池的构成条件•3 、正、负两极的判断