原电池工作原理

(共18张PPT)
若提供Zn片，Cu片，CuSO4溶液，若干导线，
能否构成原电池？
原电池的工作原理
1、原电池：把化学能转化为电能的装置。
（1）有二种活泼性不同的金属
（或金属与非金属）做电极；
（2）两电极在电解质溶液中；
（3）形成闭合回路;
（4）有自发的氧化还原反应。
(通常是较活泼的电极与电解质反应）
2、构成原电池的条件
_
+
请你结合所给资料分析：电池工作产生电流时，发生的化学反应有什么共同特点？
Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++Mn2O3
+2NH3+H2O
2H2 + O2== 2H2O
Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
干电池
氢
氧
燃
料
电
池
铅蓄电池
H2 + Cl2== 2HCl
自制电池
请你以反应H2 + Cl2== 2HCl为例分析，为什么只有通过氧化还原反应才能将化学能直接转化成电能？
H2 + Cl2== 2HCl
得电子
失电子
请你选择：在下列化学反应中，哪些反应能将化学能直接转化成电能？说明你的理由。
化学反应 反应中的能量变化
HCl + NaOH == NaCl + H2O 放出能量
Zn + Cu2+ === Zn2+ + Cu
2NaCl === 2Na + Cl2↑ 吸收能量
通电
放出能量
负极
正极
e-
e-
负极流出的电子哪里来？
流入正极的电子哪里去？
请你结合下图分析，溶液中的电流是怎样产生的？
H2
Cl2
2H+
2Cl-
Cl-
Cl-
H+
H+
碳棒
碳棒
H2
（负极）
Cl2
（正极）
2e-
2e-
2e-
电池 正极 负极 电解质溶液 工作时发生的化学反应
锌－锰
干电池
MnO2
(石墨棒)
锌片
氯化铵
Zn+2MnO2+2NH4+==Zn2++
Mn2O3+2NH3+H2O
铅蓄电池
PbO2
Pb
硫酸
Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O
氢氧
燃料
电池
O2(石墨）
H2
(石墨)
氢氧化钾
2H2 + O2== 2H2O
原电池的工作原理
A
锌
e-
e-
—
铜
SO42-
Cu2+
SO42-
Cu2+
Cu2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
SO42-
CuSO4溶液
Cu2+
SO42-
e-
e-
e-
e-
+
思考与讨论
该电池的电子流向？
电极反应？
原电池的工作原理
原理分析：
负极:
正极：
电极反应
Zn-2e- = Zn2+
Cu2++2e- = Cu
锌片失去电子，铜离子得到电子，两极之间溶液离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动，构成闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流。
总反应：Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
氧化反应
还原反应
为避免Zn与CuSO4溶液直接接触而造成部分电子
无法也通过导线导出，如何改进？
ZnSO4
盐桥
原电池的工作原理
盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使锌盐和铜盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极，氧化还原反应得以继续进行，使电流持续传导。
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e- = Cu
总反应：Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。
半电池：
包括电极材料和电解质溶液。
与合并的原电池反应本质
相同
原电池的工作原理：
原电池由两个半电池组成，
半电池包括电极材料和电解质溶液，
两个隔离的半电池用盐桥相连。
原电池中，
负极上还原剂发生氧化反应，失去电子；
正极上氧化剂发生还原反应，得到电子。
电子流向：
电流流向：
离子的流向：
正极流向负极
负极流向正极
阳离子移向正极，
阴离子移向负极。
外电路
电解质溶液
根据离子反应
Fe+ Cu2+ ＝Fe2++ Cu
设计一个能产生稳定电流的原电池，画出示意图，
标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。
正极：
负极：
总反应：
Fe－2e - ＝Fe2+
Cu2+ +2e- ＝ Cu
Fe+ Cu2+ ＝Fe2++ Cu
活动与探究：
Fe
FeSO4
C
FeCl2
CuCl2
将原电池反应中的氧化反应与
还原反应分开在两个不同区域内进行，
再以适当的方式连接起来，从而获得
了稳定持续的电流。
原电池的设计思路
（1）以自发进行的氧化还原反应为基础
（2）把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应
两个半反应，从而确定电极反应
（3）根据两极反应，确定电极材料及电解质溶液
（4）画出装置简图
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 B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
快速判断
1.（08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A． ①② B．②③ C．②④ D．③④
C
美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，构造如图；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
(1)总方程式： ，
(2) a极是 极，
b极是 极，
(3)电极反应式分别为
，
拓展提升
负
正
负极：2H2-4e-=4H+
正极： O2+ 4H+ +4e-=2H2O
H2SO4溶液
2H2+O2 =2H2O
正极： O2+ 2H2O +4e-= 4OH-
a
b