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第四章 第一节 原电池(第1课时)


第四章 电化学基础
第一节 原电池

原电池

知识回顾 形成原电池的条件 u

原电池

知识回顾

组成原电池的条件
1、有两个活泼性不同的电极(两种金属或一 种是金属另一种是非金属导体) 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

原电池

请写出图片中原电池的电极反应式和 电池反应方程式。 H+→Cu极 阳离子→正极
负极: (锌片)
Zn - 2e- = Zn2+

氧化反应
(铜片) 2H+ + 2e- = H2↑ 正极:

还原反应
稀H2SO4

反应方程式: Zn+2H+=Zn2++H2↑

原电池

[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。

原电池

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
CuSO4 溶液

原电池

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。

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。 电极反应:
盐桥中通常装有含琼 胶的KCl饱和溶液.

负极: Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反应) 正极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 电池反应方程式: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

原电池

盐桥的作用:Cl-向锌盐方向移动,K+向铜盐方向移动, 使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性,从而使电子不断从 Zn极流向Cu极。

原电池

ZnSO4溶液

CuSO4溶液

导线传递电子, 沟通外电路; 而盐桥则传递 正负离子,沟 通内电路。 盐桥保持溶液 电中性,使两 个烧杯中的溶 液连成一个通 路 。

原电池

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 。

原电池

原电池的组成——两个半电池
盐桥

锌 半 电 池

铜 半 电 池

利用同样的原理,可以把其它氧化还原反应设计成各 种原电池。

原电池

总结:“双液”原电池
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。

总结

原电池原理
外电路 失e,沿导线传递,有电流产生 氧化反应 还原反应

负极
Zn-2e=Zn2+

铜锌原电池 正极

Cu2++2e- =Cu
阴离子

电解质 溶液

盐桥

阳离子

内电路

二、原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率
【例1】 : 下列制氢气的反应速率最快的是 A. 纯锌和1mol/L 硫酸; B. 纯锌和18 mol/L 硫酸; C. 粗锌和 1mol/L 盐酸; (D )

D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

2.比较金属活动性强弱
例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中, 观察到a极溶解,b极上有气泡产生?根据现象判断出a是负 极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b? 【例2】 : 下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是 (C) 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; C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极; D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强;

原电池

3.设计化学电源
例3 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。

1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。

化合价升高失2e-

Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
化合价降低得2e-

原电池

2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液。

负极:Cu – 2e- = Cu2+ 正极:2Ag+ + 2e- = 2 Ag

电极:负极是Cu,正极可以是Ag或C等。
电解质溶液: AgNO3 或者: Cu(NO3)2 、AgNO3

原电池

绘制装置图

C

Cu

AgNO3

Cu(NO3)2

常见题型

1.电极的判断及电极反应式的书写 例、判断右边原电池的正负 极,并写出电极反应式 负极:Cu -2e- =Cu 2+ 正极:2Fe3+ +2e- =2Fe2+
Cu
A

+ C

FeCl3溶液

常见题型

点拨:电极的判断及电极反应式的书写
方法一:根据电极材料的性质确定。 1.对于金属—金属电极,
活泼金属是负极,不活泼金属是正极;

2.对于金属—非金属电极,
金属是负极,非金属是正极,如干电池等;

3.对于金属—化合物电极,
金属是负极,化合物是正极。

方法二:根据电极反应的本身确定。
失电子的反应→氧化反应→负极; 得电子的反应→还原反应→正极。

常见题型

2.原电池的设计
利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ,设计一个 单液原电池,一个双液原电池(使用盐桥),画出 原电池的示意图,并写出电极反应。

原电池

Pt

Zn

Pt

ZnCl2 FeCl3 负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)

FeCl3

几种特殊的原电池

Ⅰ、Mg .Al作两极

(稀硫酸)

Mg+2H+=Mg2++H2 ↑ 负极:Mg -2e- =Mg2+ 正极:2H++2e- =H2↑ (NaOH溶液) 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

+

_
Mg

A

_ +
Al

稀硫酸溶液 NaOH溶液

负极:2Al+8OH- -6e- =2AlO2+4H2O 2O+6e- =3H2↑+6OH正极:6H

几种特殊的原电池

Ⅱ、 Cu、Fe作两极,
稀硫酸作电解质溶液的原电池中: ①Cu作____极, ②Fe作____极 正 负 电极反应式是:负极____________ Fe-2e-=Fe2+ 正极_____________ 2H++2e-=H2↑ 总反应式是___________________________ Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 如将稀硫酸改为浓硝酸则: 正 负 ①Cu作____极, ②Fe作____极 Cu-2e-=Cu2+ 电极反应式是:负极____________ 2NO3-+4H++2e-==2NO2 ↑ +2H2O 正极_____________________ Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O 总反应式是_______________________________

练习: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。 A
盐桥 X 电流计 Ag

4 请回答下列问题: 铜(或Cu) AgNO3溶液 (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 正

CuSO 溶液

Y

Ag++e- = Ag Cu-2e- = Cu2+ __________;X电极上发生的电极反应为________; 正(Ag) 负(Cu) (3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。


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