人教版化学选修四第四章 原电池

由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离 子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+ 则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩 的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作
用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。 若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可 用NH4NO3代替KCl作盐桥。
【结论2】改进后的原电池装置化学能不会
自动释放。 改进后的原电池装置还有什么优点？
【启示】氧化剂和还原剂不直接接触也能 发生反应。
实验探究
请根据反应：
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池装置，标出电极材料和 电解质溶液，写出电极反应方程式。
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负
正 负极 Zn－2e-=Zn2+
正极 Cu2++2e-=Cu
电流表指针发生偏转，
CuSO4 溶液
但随着时间的延续，电流表 指针偏转的角度越来越小， 最终可能没有电流通过。
即无法产生持续稳定的电流且两个 电极上都有红色物质析出。
探究实验：改进方案
按下图所示, 将置有锌片的ZnSO4溶液
和置有铜片的CuSO4溶液分别通过导线与
电流计连接，有什么现象?
第四章 电 化学基础
课程标准导航 1.原电池的工作原理。 2．能表示电极反应式和电池反应方程式。 3．能设计原电池装置。
复习回顾 一、原电池的基础知识
1.定义： 把化学能转变为电能的装置。
理解： ①外形－－无外加电源 ②自发的氧化还原反应才可能被设计成原 电池
原电池工作原理 负极 Zn－2e- = Zn2+ 氧化反应
4.根据电解质溶液离子移动 的方向判断
阴离子－向 负 极移动（负 极带正电荷）
阳离子－向 正 极移动（正 极带负电荷）
5.根据电极现象来判断
负极－ 牺牲、溶解 ； 6.燃料电池中
正极－增重、气；泡
燃料在 负极 反应 氧化剂在正极 反应
③用导线和盐桥分别将两个半电池连接在一起
（2）探究原电池组成的条件
设计盐桥原电池的思路：
Zn+2Ag+=Zn2++2Ag
还原剂和氧化产物为负极 的半电池
氧化剂和还原产物为正极 的半电池
根据电极反应确定合适的电极材料和电
解质溶液
外电路用导线连通，可以接用电器 内电路是将电极浸入电解质溶液中，并
通过盐桥沟通内电路
➢最终又会造成什么后果？
怎样避免和克服呢？
A 铜片
稀H2SO4
（一）对锌铜原电池工作原理的进一步探究 提出问题：
上图是将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池， 如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是 什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？
学生讨论 造成的主要原因：锌片不纯，以及铜极上聚 集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开， 这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。
如何避免发生这种现？
【交流·研讨一】 如何改进原电池装置？ 让锌片与稀硫酸不直接接触
A
Zn
Cu
稀硫酸
A
Zn
Cu
改进
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
【观察与思考】
A
Zn
Cu
ZnSO4溶液
H2SO4溶液
【结论1】改进后的原电池装置提高了能 量转换率。
【交流·研讨二】
A
A
Zn
Cu
Zn
Cu
改进
稀硫酸 ZnSO4溶液 H2SO4溶液
小结
能产生稳定、持续电流的原电池 应具备什么条件？
1.要有导电性不同的两个电极 2.两个半反应在不同的区域进行 3.用导线和盐桥分别将两个半电池
连接在一起
二、原电池正负极判断
1.由组成原电池的电极材料 判断一般 负极－活泼性强 的金属正极－ 活泼性弱的 金属或 非金属 导体，以 及某些金属氧化物
可以理解成：负极 与电解质 溶液反应
练习：Mg-Al-H2SO4中， Al 是正极，Mg 是负极。
2.根据电子（电流）流 动的方向判断
电子－－由 负极 流 出，流入 正极 ；
电流－－由 正极 流 出，流入 负极。
3.根据电极反应类型判断 负极－－ 失 电子，发生 氧化 反应
正极－－ 得 电子，发生 还原 反应
正极 2H+ + 2e-=H2↑ 还原反应
A Zn 负
总反应式:
Cu
正 Zn+2H+= Zn2++H2↑
Zn2+ H+ H+
稀硫酸
现象：
锌棒溶解，铜棒上 有气泡。
原电池工作原理
负极 Zn -
e- A
正极
Cu
SO42-
Zn2+ H+ H+
负极
阳离子 阴离子
正极
组成原电池的条件 1.内部条件：能自发进行氧化还原反应 2.外部条件： （1）有两种活泼性不同的金属（或一种是非 金属单质或金属氧化物）作电极。 （2）电极材料均插入电解质溶液中。
（3）两极相连形成闭合电路。
两极一液成回路，氧化还原是中心。
练习 判断下列装置哪些属于原电池？
（1）
（2）
（3）
（4）
（5） Zn Cu （6）Zn
Cu （7） Zn
Cu
CuSO4
C2H5OH
ZnSO4 CuSO4
想一想
锌片
➢理论上应看到只在铜片
上有大量气泡，实际上锌 片上也有大量气泡产生， 这是什么原因导致的呢？
得出结论
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）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路 是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形 成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多 而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu， 使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中 性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片， 造成电流中断。
Zn
A
Cu
电流计指针不偏转，
且铜片和锌片上均无
明显现象（即:无电子
定向移动）
ZnSO4 CuSO4
上述装置构成了原电池吗？为什么？
（溶液不保持电中性）
设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池 装置，结果如何呢？你能解释它的工作原理 吗？
A Zn 盐桥 Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥：
在U型管中装满 用饱和KCl溶液和琼 脂作成的冻胶。
（二）由两个半电池组成原电池的工作原理 （1）把氧化反应和还原反应分开在不同区 域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。 ①在这类电池中，用还原性较强的物质作为 负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较 强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 ②在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中， 并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。