铜-锌原电池及其原理
铜-锌原电池及其原理
入稀硫酸溶液中形成原电池，a极上产 生气泡，请问a极为 正 极（填正、
负极）
a
b
稀硫酸
练习3：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
原电池的正、负极如何判断？
演示实验
结论：电流表 指针偏向电源 正极
请判断原电池的正、负极
Cu
正极：铜片 负极：锌片
正极：碳棒 负极：锌片
正极：铜片 负极：铁片
【思考】：原电池的正极、负极跟用作电极
的两种金属的活动性负极：比较活泼的金属
指针偏向铜片
指针不偏转
演示实验： 溶液的导电性实验
形成条件二： 电极需插入能导电的溶液中
指针偏向铜片
形成条件三： 必须形成闭合回路
指针不偏转
“铜桥”
形成原电池的条件
一、活泼性不同的两个电极（金 属和石墨皆可） 二、电极需插入能导电的溶液中
三、必须形成闭合回路 口诀：两极一液成回路
探究原电池的工作原理
1、从金属活动性顺序考虑，锌片和铜片，哪一 极更容易失去电子？ 活泼金属容易失去电子 电子：负极（锌片）出来流向正极（铜片） 2、电流流向跟电子流向相反 电流：正极（铜片）出来流向负极（锌片） 3、什么物质失去了电子？什么微粒又得了电子? 4、锌片的质量会发生怎样的变化？
的为：(
B)
A．a > b > c > d
B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d
铜-锌原电池及其原理
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积， 并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较 Mg、Al、Zn 三种金属—空气电池，Al—空气电池的理论比能量最高 C．M—空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在 Mg—空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质 及阳离子交换膜
知识梳理：
一.原电池的工作原理
1．概念和反应本质
原电池是把 化学能 转化为 电能 的装置，其反应本质是 氧化还原反应
。
2．构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的 氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是 活泼性 不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
总反应式
2H2＋O2===2H2O
②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由 外部 供给。
★总结提升
“3 步”完成电极反应式的书写
公布习题答案：
【细研考题】1.还原 不变 增加 阳离子 2.Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)24－ 11.2 3.(1)Fe (2) NO－ 3 ＋8e－＋10H＋===NH＋ 4 ＋3H2O
① 电解质 溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入 电解质 溶液中。
3．工作原理(以铜—锌原电池为例)
装置图
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型
负极 锌片 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化 反应
正极 铜片 Cu2＋＋2e－===Cu 还原 反应
电子流向
由 锌 片沿导线流向 铜 片
电流方向
由 铜 片沿导线流向 锌 片
电解质 溶液中 离子流向
铜-锌原电池及其原理 (6)
性气味，并能使 湿润的 阳极
阴极
KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2) 氯
铜
阴极：碳棒上有一层红 气
CuClห้องสมุดไป่ตู้溶液
色的铜析出
实验分析
通电前：分析电解质溶液中的离子情况 阳离子： H+、Cu2+ 阴离子： OH-、Cl做无规则运动
通电后：（必须直流电） （1）确定电极名称：
阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）
①Fe3+的氧化能力强于Cu2+，但第一阶段只能还原到Fe2+； Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+等只能在熔化状态下放电。 ②当离子浓度相差较大时 ，放电顺序要发生变化，如 Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+浓度比H+大得多时，它们可以先 放电。
练习 分析以惰性电极电解下列溶液的电极反应
（2）判断离子的放电顺序： 阳离子氧化性：Cu2+>H+ 阴离子还原性：Cl->OH-
注意:并不是所有的离子都能在电极上发生反应.
（3）判断电极产物并书写电极反应: 阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电
阳极：2Cl- -2e-→Cl2 ↑ 氧化反应 阴极：Cu2++2e- → Cu 还原反应 总式：CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑ （4）分析电解质溶液的变化情况： 阳极氯离子、阴极铜离子及氯化铜溶液浓 度降低
（1）硝酸银溶液 （2）氯化钠溶液 （3）稀硫酸 （4）氢氧化钠溶液
交流研讨
钠的化学性质 很活泼，这给钠的 制取带来一定的困 难，目前，世界上 金属钠的生产多数 采用电解熔融氯化 钠的方法。
锌铜原电池工作原理
锌铜原电池，也称为碱性干电池，是一种常用的电池类型。
它由一个锌电极和一个铜电极组成，电解质溶液为碱性电解质。
在充电状态下，锌电极上的锌离子会进入电解质溶液中，铜电极上的铜原子会进入电解质溶液中形成铜离子。
当电池放电时，锌离子会返回锌电极上，铜离子会返回铜电极上，产生电能。
锌铜原电池的工作原理是通过电化学反应来产生电能的。
在充电状态下，锌电极上的锌离子会进入电解质溶液中，铜电极上的铜原子会进入电解质溶液中形成铜离子。
在放电状态下，锌离子会返回锌电极上，铜离子会返回铜电极上，锌电极和铜电极之间产生电能。
锌铜原电池的优点是成本低，寿命长，可靠性高，适用于各种环境条件下。
缺点是电压较低，一般为1.5V，需要组合使用多节电池才能满足高电压的需求。
铜-锌原电池及其原理
Zn2+ H+
SO42-
正极 氧化剂(H+)在铜极上 得到电子，发生还 原反应 2H+ +2e-=H2
阳离子:移向正极
电流方向
2、原电池的工作原理（以锌铜原电池为例）
A
（—） （+）
Zn(s) + H2SO4(aq) = ZnSO4(aq) + H2(g)
Zn
Cu
现象
锌片溶解，铜片上有无色气泡，电流表指针发生偏转
－
Zn ee-
Zn2+
+ Cu-Zn原电池：
Cu 负极：（氧化反应）
锌片：Zn－2e-=Zn2+
正极：（还原反应）
铜片：2H++2e-=H2↑
H+
总反应：
H+
Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子从锌片流出
经外电路
流入铜片
负极
还原剂(Zn)失去电 子，发生氧化反应
Zn-2e-=Zn2+
阴离子：移向负极
稀硫酸
电极 得失电子
Zn电极（一） 失电子
Cu 电极（+） 得电子
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
流出
流入
离子流向 电极反应 总反应
阴离子流向负极
Zn－2e-=Zn2+
阳离子流向正极
2H++2e-=H2↑
回忆思考：通过以上实验想想原电 池是由哪几部分组成的，构成原电 池的条件又有哪些？
A
Zn
Cu
稀硫酸
能自发进行的放热的氧化还原反应能够设计成原电池
原电池锌铜稀硫酸铜反应现象
原电池锌铜稀硫酸铜反应现象一、锌铜电池的原理锌铜电池是一种常见的原电池，其工作原理基于金属间的电化学反应。
电池中的两种金属（锌和铜）在稀硫酸铜溶液中发生反应，产生电流。
锌金属作为负极，在溶液中被氧化成锌离子（Zn2+），同时释放出电子；铜离子（Cu2+）在溶液中被还原成铜金属，同时接受锌离子释放的电子。
这个电子传递的过程产生了电流，从而使电池工作。
二、反应过程锌铜电池的反应过程可以分为两个半反应：锌负极的氧化反应和铜正极的还原反应。
1. 锌负极的氧化反应：Zn（s）→Zn2+（aq）+ 2e-在锌的表面，金属锌（Zn）氧化为锌离子（Zn2+），同时释放出两个电子。
2. 铜正极的还原反应：Cu2+（aq）+ 2e-→ Cu（s）在铜的表面，铜离子（Cu2+）接受锌离子释放的两个电子，被还原成金属铜（Cu）。
三、实验现象进行锌铜电池实验时，我们可以观察到以下现象：1. 锌负极表面逐渐生成锌离子（Zn2+）溶解在溶液中，溶液逐渐变浑浊。
2. 铜正极表面逐渐生成铜金属，金属的颜色逐渐变深，表面出现光泽。
3. 在外部电路中，连接正负极的导线中产生电流，可以驱动电子设备工作。
4. 锌负极逐渐腐蚀，金属表面出现锈迹；铜正极表面没有明显变化。
四、实验注意事项在进行锌铜电池实验时，需要注意以下几点：1. 使用纯净的锌和铜金属作为电极，避免杂质的影响。
2. 使用稀硫酸铜溶液作为电解质，浓度过高会影响电池的工作效果。
3. 实验中应注意安全，避免溶液的溅出或误触电源引起意外。
4. 实验结束后，及时处理废弃物和溶液，避免对环境造成污染。
总结：锌铜电池是一种常见的原电池，通过锌金属和铜金属在稀硫酸铜溶液中的电化学反应产生电流。
实验中可以观察到锌负极腐蚀、铜正极生成金属以及电流的产生等现象。
锌铜电池的应用广泛，可以用于驱动小型电子设备和实验室中的电化学实验。
通过深入了解锌铜电池的原理和反应现象，我们可以更好地理解电化学原理和电池的工作机制。
铜-锌原电池及其原理
《铜锌原电池》导学案【观察与思考】
实验步骤
现象
结论或解释
【设疑自探】
关于原电池，你有哪些想解决的问题？
1、
2、
3、
探究一原电池的工作原理
【问题探究】仔细观察研究铜锌原电池的装置图解决以下问题：
1、电极反应如何？（反应式、反应类型）
两极反应式与电池反应式之间是什么关系？
Zn电极(属于反应）
Cu电极(属于反应）
总反应方程式：Zn + 2H+ ===Zn2+ + H2 ↑
2、电子如何流动？电流如何产生？
外电路中：失去电子变成进入溶液，电子通过流向；
内电路中：电解质溶液中的向铜片移动，并在铜片上得到电子形成逸出；这样，形成了闭合回路，产生了电流。
探究二原电池的形成条件
【趁热打铁】选择出下列符合原电池形成条件的装置
1、电极：Zn与Cu 浸入液：HCl
2、电极：Zn与Cu 浸入液：CuSO4
3、电极：Cu与Cu 浸入液：HCl
4、电极：Fe与C 浸入液：酒精
5、电极：Fe与C 浸入液：HCl
探究三原电池正负极的判断
【学以致用】根据反应Fe + Cu2+ ==== Cu + Fe2+ 设计原电池，为迷路的电极和电解质溶液找到回家的路，判断并标明正负极。
（待选电极：铁铜锌碳镁；待选浸入液：硫酸盐酸硫酸铜）。
铜-锌原电池及其原理
实验（1） 铜片上没有明显 铜片与稀硫酸不
现象，锌片溶解， 反应，
有气泡产生
2H++Zn=Zn2++H2
实验（2） 铜片上有无色气 H+在铜片上得到
体产生，锌片溶 电子被还原成氢
解，电流计指针 气。有电流产生
偏转
实验（3）
锌片作负极，铜 片作正极
一、化学能转化为电能
化学能
电能 ？
（1）什么是原电池？
把化学能转化为电能的装置叫 做原电池
4
（2）原电池的电极反应式
电极 材料
Zn片
Cu片
电池 总反
应
电极反应
反应类 原电池的
型
电极
Zn － 2e- ＝ Zn2+ 2H+ + 2e-＝H2↑
氧化 反应
还原 反应
负极 正极
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
5
原电池化学反应本质：氧化还原反应
电子从锌片流出
经外电路
√稀HCl ⑥
3.如图装置，电流表发生偏转，同时A极逐渐变粗，
B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列
原 各组中的哪一组（ D ）
电
A
池 原
A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4A B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸
B
理 、 正
C、A是铁，B是银，C为AgNO3 溶液
负 D、A是银，B是铁，C为AgNO3
Cu-Zn原电池及其原理
第一课时
(1)溶将液一中Z，n片有,什Cu么片现平象行？插为入什H么2SO？4
(2)若将Zn片,Cu片用一导线连接并 连上电流计再浸在H2SO4溶液中， 有什么现象？为什么？
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• 设计双液电池：(先画出改进后的装置图，然后再动手实验） • 实验用品：锌片、铜片、C棒、稀硫酸溶液、硫酸锌溶液、烧杯、
导线、电流表，滤纸条、饱和氯化钠溶液、盐盐桥桥）
含饱和KCl溶液的琼胶
琼胶是含水丰富的一 种冻胶，离子在其中 既可以运动，又能够 起到固定作用。
e-
Zn片 （负极）
e-
e-
电流表
盐桥的作用：1、使整个装置构成通路代替两溶液直接接触 2、可使连接的两溶液保持电中性。
盐桥电池的优点有哪些？
1、能产生持续、稳定的电流； 2、能量转化率高； 3、防止自放电。
实验三 盐桥变膜池-离子交换膜电池
阴离子 交换膜
离子交换膜电池装置
离子交换膜电池
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶 液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
小结
…
单液电池
盐桥电池
离子交换膜 电池
化学电源
今天学过的双液原电池装置真正
应用到实际生活中，还需要哪些方面改进、创新？ 参考网址： （中国科普博览） （中国科普网） （中国电池网）等
练习： 利用Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag反应，设计一个能产生持续、 稳定电流的原电池装置，写出电极反应式，画出装置图并标出电子 和离子移动方向。
选修四
第四章 第一节 原电池
负极 电解质 正极
崇仁一中 裴崇芬
情景导入
完成导学案上的复习提问：分析锌-铜-稀硫酸原电池的工作原理及构成原 电池的条件
原电池的构成条件： （1）活性不同的两个电极
外电路
e-
e-
A
Zn（负极）
Cu（正极）
（2）两极用导线（外电路）相连接 （3）两极均插入电解质溶液 （4）有自发的氧化还原反应
盐桥
Cl-
K+
e-
Cu片 （正极）
Zn2+ ZnSO4
Zn－2e- == Zn2+
单池原电池与双池原电池对比
H+
H2SO4
2H+＋2e- == H2
1、总反应，电极反应都 相同。 2、导线中电子流向 相同。
3、阳离子和阴离子流向 相同。 4、装置构成 不同，效率不同 。
思考：有盐桥的原电池为什么能够持续、稳定的产生电流？ 盐桥的作用是什么？
Zn－2e- == Zn2+
阳离子
2 H+＋2e- ==H2
阴离子 内电路
H2SO4溶液 Zn +2 H+ == Zn2+ +H2
设计原电池，材料：锌片、铜片、硫酸溶液、烧杯、导线、电 流表。（注意观察实验现象，并如实记录）
现象：电流计指针发生偏转，铜片上有气泡，锌片上也有气泡。 问题一：锌片上为什么会有气泡？ 问题二：电池的工作效率怎么样？ 问题三：如何改进来提高原电池的工作效率？
负极：Cu – g
A
Cu
Cu
C
C
Cu(NO3)2 AgNO3
Cu(NO3)2
AgNO3