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(共27張PPT)
第一節　原電池
第1課時 原電池工作原理
第四章　 化學反應與電能
模塊一
單液、雙液原電池工作原理
重難點：理解原電池中電子移動的動力——電位差
復習回顧 · 單液原電池
鋅片
銅片
稀硫酸
A
現象：
銅片表面產生氣泡
電流表指針發生偏轉
原電池
化學能
電能
原電池：將化學能轉化為電能的裝置
原電池原理要素：
自發進行的氧化還原反應
還原劑
氧化劑
電子
+定向移動 = 產生電流
復習回顧 · 單液原電池
Zn
Zn2+
電子(e-)
金屬
金屬陽離子
電子(e-)
Zn2+
e-
Cu
Cu2+
e-
Zn
復習回顧 · 單液原電池
H+
H+
H+
H+
稀硫酸
2H+ + 2e- = H2↑
在溶液的作用下，
金屬表面的離子向溶液中擴散（極少量）
而“電子不下水”
因此，金屬表面帶上負電荷
會吸引溶液中的陽離子向金屬表面移動
復習回顧 · 單液原電池
Zn
Cu
-
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-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
不活潑
電位高
表面電子較少
陽離子擴散趨勢小
電子移動的動力：電位差
電子移動的方向：低電位 → 高電位
活潑
電位低
表面電子較多
陽離子擴散趨勢大
Zn2+
Cu2+
稀硫酸
復習回顧 · 單液原電池
Zn
Cu
-
-
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-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
電子導體
負極
正極
e-
I
外電路
失去電子的一極
得到電子的一極
原電池中，活潑、易失電子的金屬常做負極材料
低電位
高電位
稀硫酸
復習回顧 · 單液原電池
Zn
Cu
-
-
-
-
-
-
-
負極
正極
e-
-
-
-
-
H+
H+
SO42-
Zn2+
H2
內電路
陽離子向正極移動；陰離子向負極移動
【注意】
離子導體必須
為電解質溶液，
乙醇等非電解質
不能連通電路
2H+ + 2e- = H2↑
稀硫酸
離子導體
離子導體的作用：依靠陰陽離子向正負電極移動，來平衡兩極電荷
原電池構成要素
負極
正極
電子導體
離子導體
失電子
氧化反應
得電子
還原反應
e-
陽離子向正極移動
陰離子向負極移動
總結
電流
氧化反應在負極發生（失電子）、還原反應在正極發生（得電子）
在電位差的影響下，電子沿電子導體從負極流向正極，產生電流
自發進行的氧化還原反應
外電路
內電路
復習回顧 · 單液原電池
復習回顧 · 單液原電池
【練1】某金屬能跟稀鹽酸作用發出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( )
A.Mg B.Fe C.Al D.Cu
【練2】下列敘述中，正確的是(　　)
①原電池是把化學能轉變成電能的一種裝置
②原電池的正極發生氧化反應，負極發生還原反應
③不能自發進行的氧化還原反應通過原電池的裝置可以實現
④碳棒能用來做原電池的正極
⑤反應Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag可以設計成原電池
A．①③⑤　　B．①④⑤　　C．②③④　　D．②⑤
B
B
復習回顧 · 單液原電池
【練3】①、在以下原電池中標出正極、負極、電子方向、電流方向
②、寫出正極反應式、負極反應式、電池總反應方程
③、預測一段時間后，鋅片、銅片的質量變化
負：Zn – 2e- = Zn2+
正：Cu2+ + 2e- = Cu
總：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
原理 · 雙液原電池
【“銅鋅-硫酸銅”單液原電池 數字實驗探究結果】
①、電流表指針偏轉。
②、鋅片和銅片上均有紅色固體生成。
③、溶液溫度升高。
④、一段時間后，電流會逐漸減小。
【實驗現象】
原理 · 雙液原電池
思考1
單液原電池存在哪些缺點？為什么會出現這些問題？
①、鋅與CuSO4溶液直接接觸，發生置換反應，導致部分化學能轉為熱能，
造成能量損耗。
②、工作時，鋅片上也有銅析出，原電池的電動勢很快降低，電壓不穩定
思考2
如何避免以上問題？
將鋅與CuSO4溶液分開放置，避免直接接觸
原理 · 雙液原電池
思考3
該裝置能否成功發電？
不能發電，未構成閉合回路
若離子導體不連通，隨著電子向正極移動
負極：Zn附近堆積大量Zn2+
正電荷濃度升高
正極：Cu附近堆積大量SO42-
負電荷濃度升高
離子導體無法通過離子移動平衡兩極電荷，
電子移動速度極快，因此電位差瞬間消失
無法持續產生電流。
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
A
負極
正極
-
-
-
Zn2+
SO42-
Zn2+
Zn2+
SO42-
Cu2+
-
-
-
e-
e-
Zn
Cu
原理 · 雙液原電池
思考4
如何使該裝置成功發電？
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
A
負極
正極
SO42-
Zn2+
Cu2+
SO42-
e-
e-
核心思路：聯通離子導體
K+
CI-
鹽橋：裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，
K+和Cl-可在其中自由移動。
原理 · 雙液原電池
鹽橋的作用
①、 聯通內電路,形成閉合回路；
②、 平衡電荷，使溶液保持電中性，
使電流持續傳導。
鹽橋中的離子移動
“陽正陰負”
思考5
寫出該原電池的正極反應式、負極反應式、電池總反應式
負：Zn – 2e- = Zn2+
正：Cu2+ + 2e- = Cu
總：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
原理 · 雙液原電池
思考6
分析：以下原電池中各部分的作用是什么？
Cu片
Zn片
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
鹽橋
導線
電極材料
電極反應物 電極材料
電極反應物 離子導體
離子導體
離子導體
電子導體
注意：
①、電極材料的作用是為氧化、還原反應提供反應場所
②、電極材料不一定是電極反應物
③、電極材料、離子導體均有可能作為電極反應物
模塊二
原電池原理的應用
重難點：設計原電池、區分電極材料與電極反應物
應用 · 雙液原電池
根據原電池工作原理，將下列氧化還原反應設計成雙液原電池
2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
思考7
得2e-，化合價降低，發生還原反應
失2e-，化合價升高，發生氧化反應
第一步
找電極反應物
負極
（氧化反應）
2I- - 2e- = I2
正極
（還原反應）
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
第二步
找電極材料/離子導體
負極電解液：KI
正極電解液：FeCl3
電極材料：均可用C棒
第三步
畫出原電池圖
雙液電池
注意補加鹽橋
應用 · 雙液原電池
e-
e-
負極
正極
CI-
K+
2I- + 2e- I2
氧化反應
2Fe3+ + 2e- 2Fe2+
還原反應
2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
應用 · 雙液原電池
電池設計技巧總結
①、如何確定原電池的正負極反應式：
若負極反應中，失電子的物質為金屬單質，則用該金屬單質做負極；
若正極反應中，得電子后生成金屬單質，則可用該金屬單質做正極
例如：
Zn-Cu雙液電池
若正負極反應物均為離子，也不生成金屬單質，
則可用碳棒（石墨棒）、Pt棒等作為正負極材料
例如：
Fe3+ - I-雙液電池
根據電池總反應，拆分對應的氧化反應（負極）、還原反應（正極）
②、如何確定電極材料：
應用 · 雙液原電池
電池設計技巧總結
③、如何確定雙液原電池的離子導體：
核心思路：離子導體不宜與電極材料反應
若正負極反應物均為離子：則用含有該離子的可溶電解質溶液作為離子導體
若電極反應物為金屬單質（電極材料）：則可用任意不與電極材料反應的電解質溶液作離子導體
④、如何檢查原電池裝置是否完整：
兩極兩導一鹽橋，構成閉合回路
應用 · 雙液原電池
【練習】利用反應Zn＋2FeCl3 ══ ZnCl2＋2FeCl2設計一個雙液原電池。
注明正負極、寫出電極反應、畫出實驗裝置圖，并注明電極材料。
Zn + 2e- = Zn2+
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
負極
正極
應用 · 雙液原電池
思考8
在雙液原電池裝置中，由于鹽橋中離子的運動距離長、離子運動通道窄、離子容量小，產生的電流一般不大。請思考：如何使增大電流？
縮短鹽橋的長度
增大鹽橋的橫截面積
用一張隔膜（離子交換膜）
代替鹽橋
陽離子交換膜：只允許陽離子通過
陰離子交換膜：只允許陰離子通過
質 子 交 換 膜：只允許H+通過
【練習4】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述正確的是 (　 　)
C
A、銅電極上發生氧化反應
B、電池工作一段時間后，甲池的c (SO42-)減小
C、電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加
D、陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡
課堂練習
課堂練習
【練習5】正誤判斷。
(1)原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置。 (　　 )
(2)原電池正極發生氧化反應，負極發生還原反應?！? (　 　)
(3)不能自發進行的氧化還原反應，通過原電池裝置可以實現?！?　 　)
(4)碳棒不能用來作原電池的電極。 (　 　)
(5)反應Cu＋2Ag＋═══2Ag＋Cu2＋能以原電池的形式來實現。 (　 　)
課堂練習
【練習6】有A、B、C、D四種金屬。
將A與B用導線連接起來浸入電解質溶液中，B不易腐蝕。
將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應劇烈。
將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。
如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。
據此判斷它們的活動性由強到弱的順序是 (　 　)
B
A、 D > C > A > B
B、 D > A > B > C
C、 D > B > A > C
D、 B > A > D > C

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