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新課導入
電化學：研究化學能與電能之間相互轉換的裝置、過程和效率的科學。
2.電解池：借助電流而發生反應的裝置
將電能轉化為化學能
1.原電池：產生電流的化學反應的裝置
將化學能轉化為電能
原電池的工作原理
化學（人教版）選擇性必修1 第四章 第一節 第一課時
普通干電池
充電干電池
鈕扣電池
筆記本電腦
專用電池
攝像機專用電池
手機電池
新課導入
單液電池
CuSO4
Cu
Zn
A
總反應：
Zn＋Cu2+ = Zn2+＋Cu
負極
鋅片：
Zn－2e- = Zn2+
失電子，發生氧化反應
正極
銅片：
Cu2+＋2e- = Cu
得電子，發生還原反應
離子移動方向：
陽離子(+)：向正極，
陰離子(-) : 向負極。
“正正負負”
電子流向：
負極 → 正極
電流方向：
正極 → 負極
電流表偏向正極
單液電池
①能自發進行氧化還原反應（都可以做成原電池）
②電極：兩種活動性不同的金屬 [或一種金屬與非金屬 (石墨)]
③形成閉合回路：用導線相連[或直接接觸]
④電解質溶液[或熔融電解質]（提供自由移動的陰陽離子）
（酒精、蔗糖、CCl4不是電解質，濃H2SO4中主要是分子）
組成原電池的條件：
負極：較活潑的金屬(提供電子）
正極：較不活潑的金屬、 石墨等（導電，提供反應場所）
CuSO4
Cu
Zn
A
判斷下列裝置哪些屬于原電池
H2SO4
Zn Zn
（1）
石墨
石墨
H2SO4
（2）
H2SO4
Zn 石墨
（3）
石墨 Cu
H2SO4
（4）
CuSO4
Zn Cu
（5）
濃H2SO4
Zn Cu
（7）
Zn Cu
ZnSO4 CuSO4
（8）






單液電池
C2H5OH
Zn Cu
（6）


單液電池
【思考】寫出以下原電池的總反應方程式、電極反應式，標出電子流向和離子遷移方向，并預測能觀察到的現象。
e-
Zn2+
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
電極反應
負極：Zn - 2e- = Zn2+
正極：Cu2+ + 2e- = Cu
總反應
Cu-CuSO4(aq)-Zn原電池
單液電池
【原因分析】
單液電池
銅片、鋅片表面均附著紅色固體，
電流表指針偏轉，但電流逐漸衰減。
【實驗現象】
現象
原因
鋅片表面附著紅色固體
電流逐漸衰減
Zn與Cu2+直接接觸發生反應；
鋅與CuSO4溶液的接觸面積減少，電流逐漸衰減
單液電池
【思考1】該裝置能量轉化率低的原因是什么？如何解決？
還原劑Zn 與 氧化劑CuSO4 不直接接觸
解決問題的關鍵：
怎樣能使電解質溶液連通構成原電池？
鋅片可以插入什么溶液中
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
A
？
改進
硫酸銅
Cu
Zn
A
？
單液電池
科學視野
溶液的導電能力與離子的遷移速率有關
陰陽離子的遷移速率接近可以提高導電能力
298.15K時一些離子在水溶液中的離子遷移率U(m2 S-1 V-1)
陽離子 離子遷移率 陰離子 離子遷移率
H+ 36.30 OH- 20.52
K+ 7.62 SO42- 8.27
Ba2+ 6.59 Cl- 7.91
Na+ 5.19 NO3- 7.40
Li+ 4.01 HCO3- 4.61
單液電池
鹽橋：一種凝膠態的離子導體
①鹽橋中通常裝有: 含KCl飽和溶液的瓊膠，
②瓊脂的作用：防止管中溶液流出;
③K+和Cl-可在其中自由移動。
且鹽橋中離子濃度大，離子只出不進。
雙液電池與鹽橋
2、鹽橋的作用：
①溝通兩個溶液,使其形成閉合回路；
②平衡電荷，使溶液保持電中性，
使電極反應持續進行。
③避免電極與電解質溶液直接反應，
減少電流的衰減，提高原電池的工作效率。
雙液電池與鹽橋
3、雙液電池的特點
(1)能產生持續、穩定的電流；
(3)電解質溶液和電極材料的選擇
燒杯中的電解質溶液應與電極材料具有相同的陽離子
(2)把氧化反應和還原反應分開在不同區域進行。電極分離，
避免其他反應的發生，能量更多的轉化為電能，效率高。
【打破思維定勢】氧化劑和還原劑不直接接觸也能發生反應。
雙液電池與鹽橋
電流大小：
電流穩定性：
轉化效率：
較小
穩定
高
電流大小：
電流穩定性：
轉化效率：
較大
衰減快
低
雙液電池與鹽橋
改進
增大電流呢？
縮短鹽橋的長度，增大鹽橋的橫截面積
能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？
【思考】雙液原電池電流弱的原因？
1.離子運動的距離長
2.離子運動的通道窄
3.離子容量小
Cu
【離子交換膜】
是一種含離子基團的、對溶液里的離子
具有選擇透過能力的高分子膜。
膜電池
只允許陽離子通過
只允許陰離子通過
只允許H+通過
膜電池
01
陰離子交換膜
離子交換膜電池
離子交換膜電池裝置
電池正負極的判斷
（1）一般來說，還原性強（即給出電子能力強）的一邊作負極
Fe- H2SO4(aq)-Cu
Fe -HCl (aq)-Zn
Fe- FeCl3(aq)-Cu
Zn- NaCl(aq)-Ag
判斷：活潑金屬一定作負極（ ）
Mg- NaOH(aq)-Al
Fe- 濃HNO3(aq)-Cu
電池正負極的判斷
(2)根據原電池兩極發生的變化判斷
化合價升高→失去電子→發生氧化反應→負極；
化合價降低→得到電子→發生還原反應→正極。
(3)根據現象判斷：
減重或溶解的一極為負極，
增重或有氣泡放出的一極為正極。
(4) 根據電流方向或電子流動方向判斷
電子由負極→正極；電流由正極→負極。
(5) 根據原電池里電解質溶液中離子的移動方向
在原電池的電解質溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。(正正負負）
原電池原理的應用
1、加快氧化還原反應的速率
構成原電池的反應速率比直接接觸的反應速率快。
例如，在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發生置換反應生成Cu，從而形成Cu－Zn微小原電池，加快產生H2的速率。
金屬活動性：負極＞正極。
例如，有兩種金屬a和b，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生。由此可判斷出a是負極、b是正極，且金屬活動性：a>b。
2、比較金屬活動性強弱
3、用于金屬的防護
將需要保護的金屬制品作原電池的 而受到保護。
在要保護的金屬上連接一種更活潑的金屬。
正極
隨堂練習

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