4.1《原电池》(用)

H 2S O 4
Cu
O
V
H 2S O 4
例2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,该反应的的原电池正确组合是（ C ）
A 正极 负极
电解质溶液
B Cu Zn
H2SO4
C Cu Zn
CuSO4
D Fe Zn
HCl
Zn Cu
CuCl2
例3.请根据氧化还原反应 :
Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
三、原电池的主要应用： 1.利用原电池原理设计新型化学电池； 2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫 酸反应制取氢气； 3.进行金属活动性强弱比较； 4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极 而受到保护。如在铁器表面镀锌。
5.解释某些化学现象
原电池原理应用：(1)比较金属活动性强弱。
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；
电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电池符号： （－） Zn ︱ ZnSO4（aq） ‖ CuSO4 （aq） ︱ Cu（＋）
负极
盐桥
正极
电极方程式的书写
Cu
A
C
1.简单原电池电极方程式的写法
①判断右边原电池的正、负极，并写出电极 反应式。 先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应
由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一 段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面 直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即 在负极（锌）表面也构成了原电池，进一步加速 铜在负极锌表面析出，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，不在构成原 电池了，也就没有电流在产生。 由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，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。这种作用称为极化作用。
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。 可使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保 障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使 锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意 不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或 NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3 的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。
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)
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)
原电池原理应用：(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 0.015 0.168L升气体，则流过导线的电子为———— mol,溶 大 液的pH值变_________？（溶液体积变化忽略不计） 解： 根据电极反应： 负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e- ＝H2↑ x ＝0.015 (mol) 解得： y ＝0.015 (mol) 0.2×0.125×2－0.015 ∴ c(H+)余＝ 0.2 ＝3.75× 10﹣ 4(mol/L ) ∴pH ＝-lg3.75 ×10－4 ＝4 -lg3.75 答：……
2H2 - 4e- ＝ 4 H＋ 4H+ + 4OH- ＝4H2O
负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- ＝4H2O
正极: 总反应－负极反应
O2 + 2H2O +
4e- ＝4OH-


3.复杂原电池电极方程式的书写
方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负 电；失电子显正电”的原则， 利用“电荷守恒”，通过巧用H＋、OH－和水写出电极方程式
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。
总反应方程式： 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 拆成离子方程式： 2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2 + 3H2↑
－
A
Mg
Al
NaOH溶液
根据化合价升降判断正负极
负极：Al，失e2Al - 6e－ ＝ 2Al3+ 2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O 6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑

练习：写出铅酸蓄电池的电极反应： Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O 正极： PbO2 得电子 Pb ＋SO42－ － 2e－ ＝ 2PbSO4↓ ＋↓ 正极： PbO2＋SO42－ ＋ 2e－ ＋4H＋＝PbSO42H2O
3、原电池的正负极的判断方法
微观判断
电子流出的极 电子流入的极
2、电极反应式及电池的总反应方程式。 上述原电池装置是将什么反应的化学能转换 成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其 中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反 应方程式。 负极（锌片）： Zn －2e - = Zn 2+ （氧化反应）
正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）
负极总反应： 2Al +8OH- －6e－ ＝2AlO2- + 4H2O
正极：总反应－负极反应




2.燃料电池电极方程式的写法
总反应： 实际上就是燃料的完全燃烧。 负极（通入燃料）： 为燃料失去电子的氧化反应， 正极（通入氧化剂）： 为氧化剂得到电子的还原反应。 例.以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为 总反应：2H2+ O2＝2H2O 负极: H2 失e－
上面的7号装置，怎样才 能形成原电池呢？
为了避免发生这种现象，设计如下图（书 P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它 的工作原理吗？
改进后的装置为什么能够持续、稳定的 产生电流？盐桥在此的作用是什么？
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。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。
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。
(1)以上四个装置中，能发挥盐桥作用的是 __________________________________。 (2)若以A、B为电源，分别电解等浓度、等体积
的NaCl溶液，当消耗等质量Zn时，产生的
H2________(填A或B)多，原因是___________。
——负极 ——正极
（根据电子流动方向）
宏观判断： ①根据电极材料
较活泼的电极材料 ——负极
②根据原电池电极 发生的反应
较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极
发生还原反应的极 ——正极
③根据电极增重还是减重
质量增加的电极 ——正极 工作后
质量减少的电极 ——负极
④根据电极有气泡冒出： 工作后，有气泡冒出的电极为正极
4、电解质溶液和电极材料的选择（原电池设计）
（电池的电极必须导电）
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。 但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应 与电极材料具有相同的阳离子。
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池， 锌作负极，铜作正极 ②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极， 石墨棒作正极 ③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极， PbO2作正极 ④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极 均可用Pt
（3）两极相连形成闭合电路。 （4）内部条件：能自发进行氧化还 原反应。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究 提出问题： 上图是原电池，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？
硫酸铜溶液
造成的主要原因：
FeCl3溶液
Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2
拆成离子方程式： Cu + 2Fe3＋ = Cu2＋ + 2Fe2＋ 根据化合价升降判断正负极 负极： Cu 失电子 Cu - 2e- = Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
②请写出右边原电池的电极方程式。
得： 2H+ —— 2e——H2↑
2 x 2 y 22.4 0.168
原电池
小 结 小 结
１定义: 把化学能转化成电能的装置。
2、原电池的工作原理 较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极) 通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。