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第四章　 化學反應與電能
第一節 原電池
課時一 原電池原理
學習目標
1.了解原電池的工作原理和構成原電池的條件。(重點)　
2.原電池原理的應用；能正確書寫電極反應式和電池反應方程式。(重難點)　
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
現代生活離不開方便實用的化學電源，各種各樣的化學電源都是依據原電池的原理制造的。
一、原電池
1、概念：
將化學能轉化成電能的裝置叫做原電池。
理解：
①外形－－無外加電源
②自發的氧化還原反應才可能被設計成原電池
Cu
Zn
稀硫酸
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e- = Zn2+
負極
正極
2H+ + 2e-=H2↑
總反應式:
Zn+2H+= Zn2++H2↑
負
正
氧化反應
還原反應
現象：
A
原電池工作原理
陽離子
陰離子
正極
負極
鋅棒溶解，銅棒上有氣泡
負極
正極
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2↑
還原劑(Zn)失去電子，發生氧化反應
氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發生還原反應
還原劑失去的電子從鋅極流出
流入銅極
經外電路
Zn2+
H+
SO42-
電流方向
電解質中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動
1. 原電池工作原理
問題：負極材料和正極材料的作用是什么？？
④有能自發進行的氧化還原反應
①兩個活動性不同的電極
②電解質溶液(或熔融電解質)
構成原電池的條件有哪些？
一、原電池原理
③形成閉合回路。
隨堂小練
A
B
C
E
F
M
下列哪幾個裝置能形成原電池？
O
V
X
V
V
X
X
V
原電池原理的應用
設計原電池
請你設計！
用銅片、鋅片，CuSO4溶液設計原電池，
寫出總反應方程式、電極反應式，并預測能觀察到的現象。
Zn + Cu2+ Cu + Zn2+
電極反應：
負極：Zn - 2e- Zn2+
正極：Cu2+ + 2e- Cu
總反應：
e-
Zn2+
Cu
Zn
CuSO4溶液
Cu2+
用銅片、鋅片，CuSO4溶液設計原電池，
寫出總反應方程式、電極反應式，并預測能觀察到的現象。
e-
Zn2+
Cu
Zn
CuSO4溶液
Cu2+
現象：銅片表面附著紅色固體，電流表指針偏轉。
預測觀察到的現象
meiyangyang8602
設計原電池
實驗驗證預測
實驗驗證預測
預測的現象 實驗觀察到的現象
鋅片逐漸溶解 鋅片表面有紅色物質生成
銅片上有紅色物質析出 銅片上有紅色物質析出
電流表指針發生偏轉 電流表指針先發生偏轉后，示數逐漸減小
請你思考！
“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減” 的原因。
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，Zn片、附著在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原電池，促進了Cu在鋅片表面析出。
轉移的電子沒有經過導線，電流逐漸衰減
該裝置能量轉化率低的原因是什么？如何解決？
meiyangyang8602
原電池裝置的改造
解決問題的關鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸
meiyangyang8602
原電池裝置的改造
為什么沒有電流？該如何解決？
meiyangyang8602
原電池裝置的改造
雙液
meiyangyang8602
雙液原電池
鹽橋
通常是將浸泡了飽和KCl溶液的瓊膠裝在U型管中。
一種凝膠態的離子導體
特點：
1.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動
2.瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。
3.離子只出不進。
鹽橋工作示意圖
SO42－
Zn2+
e－
e－
SO42－
Cu2+
K+
Cu
Zn
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
Cl－
K+
K+
Cl－
K+
K+
K+
Cl－
Cl－
K+
Cl－
Cl－
Cl－
ZnSO4溶液
導線的作用是傳遞電子，溝通外電路。
鹽橋工作示意圖
CuSO4溶液
鹽橋的作用則是溝通內電路
加入鹽橋后由兩個半電池組成的原電池工作原理：
半電池中：還原性強的材料作負極，失電子被氧化
外電路中：電子由負極經導線流向正極
另半電池：電解質溶液中氧化性強的離子在正極得電子被還原
內電路中：溶液中電解質電離出的陰陽離子定向移動與兩極之間通過鹽橋構成閉合回路。
注：電子只能在兩極和外電路中流動，不可能進入溶液中。即“電子不下水，離子不上岸”
用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是（ ）
①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極
②正極反應為：Ag++e- =Ag
③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續工作
④將銅片浸入AgNO3溶液中發生的化學反應與該原電池反應相同
A． ①② B．②③ C．②④ D．③④
C
隨堂小練
原電池正負極的判斷
應用一 加快化學反應速率
化學反應與電能
總結：雙液原電池的應用
原因：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互干擾減少，打破靜電屏蔽效應，電子得以順利從負極沿導線移向正極，使得反應速率增大。
應用二 比較金屬活動性強弱
化學反應與電能
總結：雙液原電池的應用
原理：一般情況下，兩種金屬分別作原電池的兩極時，作負極的金屬比較活潑，發生氧化反應；作正極的金屬的活潑性相對較差，發生還原反應。
舉例：有兩種金屬A和B，用導線連接插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產生，根據原電池原理，金屬活潑性A大于B
稀硫酸
A
發生溶解
產生氣泡
B
人類歷史上的第一塊電池--伏打電池
1799年，意大利科學家伏打發明了世界上最早的電池--伏打電池。由于它的誕生，加深了人們對光、熱、電磁、化學變化之間的關系的認識，導致了與電化學、電磁相聯系的一系列重大的科學發現，也為電力應用開辟了廣闊的前景。
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