课时4.2 盐桥电池及化学电源-2021-2022学年高二化学选择性必修1精品讲义（人教版2019）

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课时 4.2 盐桥电池和化学电源

【学习目标】

1、知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点、组成和工作原理

2、掌握盐桥电池和普通单液电池的区别和联系

【主干知识梳理】

一、盐桥电池(原电池)的工作原理

1、实验探究——以铜锌原电池为例

实验过程

将置有锌片的 ZnSO4溶液和置有铜片的 CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片

和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的

指针有何变化

实验装置图

实验现象锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转；取出装置中的盐桥，

电流表的指针不偏转

实验结论在硫酸锌溶液中，负极一端的 Zn

失去电子形成 Zn 2

＋

进入溶液

在硫酸铜溶液中，正极一端的 Cu 2

＋

获得电子变成 Cu

沉积在铜片上

2、原电池两个装置的比较

装置图

电极名称负极 (锌片)正极 (铜片)

电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)

总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

电子流向电子由负极经导线流向正极：由Zn 沿导线流向 Cu

电流流向电流由正极经导线流向负极：由Cu 沿导线流向 Zn

离子迁移

方向

电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移

Ⅰ中：Cu2＋移向正极，SO42－移向负极

Ⅱ中：盐桥含饱和 KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极

微点拨

①无论是装置Ⅰ还是装置Ⅱ，电子均不能通过电解质溶液

②在装置Ⅰ中，还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2＋直接接触，不可避免地会直接发生 Zn＋Cu2＋

===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原

剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗，所以装置Ⅱ的能量转化率高

3、盐桥的成分及作用

(1)成分：盐桥通常是装有饱和 KCl 或者 NH4NO3琼脂溶胶的 U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自

由移动

(2)作用：形成闭合回路；平衡两侧的电荷，溶液呈电中性；避免电极与电解质溶液的直接接触，减少电流的衰

减

(3)半反应：即氧化反应和还原反应，也就是盐桥将原电池分成两个半电池

半电池：Zn 与ZnSO4(aq)组成的锌半电池；Cu 与CuSO4(aq)组成的铜半电池

4、盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？

Zn 棒失去电子成为 Zn2＋进入溶液中，使 ZnSO4溶液中 Zn2＋过多，带正电荷。Cu2＋获得电子沉积为 Cu，溶液

中Cu2＋过少，SO42－过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存

在，其中 Cl－向ZnSO4 溶液迁移，K＋向CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可

以继续进行。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触

【对点训练 1】

1、关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)

A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是 2H＋＋2e－===H2↑

D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

2、关于如图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)

A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B．盐桥中的阴离子向 CuSO4溶液中迁移

C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应 D．铜电极上发生的电极反应是 2H＋＋e－===H2↑

3、如图所示，甲和乙均是双液原电池装置。判断下列说法不正确的是(　　)

甲　　　乙

A．甲中电池总反应的离子方程式为 Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)

B．反应 2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生

C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性

D．乙电池中有 1 mol 电子通过外电路时，正极有 108 g Ag 析出

4、某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池： 2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋

5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)

A．甲烧杯中溶液的 pH 逐渐减小 B．乙烧杯中发生还原反应

C．外电路的电流方向是从 a到b D．电池工作时，盐桥中的 SO 移向甲烧杯

二、化学电源

1、化学电源概述

(1)化学电源的概念：将化学能转化为电能的装置，原电池是化学电源的雏形

(2)化学电源的分类

①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电

②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生

③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源

(3)判断电池优劣的主要标准

①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是 W·kg－1或W·L－1。

③电池的可储存时间的长短

【微点拨】一般的，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要

(4)电池的优点和应用

①优点：能量转化率较高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使

用方便，易于维护，并可在各种环境下工作

②应用：在现代生活、生产、国防和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭、人造卫

星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助电器、电子手表、心脏起搏器

等，都离不开各式各样的电池

(5)化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。

废弃电池要进行回收利用

(6)化学电源的发展方向

小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如：镍氢电池、锂离子电池等

2、常见的化学电源

(1)一次电池：一次电池就是放电之后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被

消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，

也叫做干电池。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池

①酸性锌锰干电池

结构酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充

糊状的MnO2和NH4Cl 作电解质

电极反应

负极 Zn－2e－===Zn2＋

正极 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O

总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O

缺陷酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的 NH4Cl 溶液

腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀

改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池

b.将电池内的电解质 NH4Cl 换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池

②碱性锌锰干电池

结构碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是 Zn，正极是 MnO2，

电解质溶液是 KOH

溶液

电极反应

负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

正极 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－

总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2

特点比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电

③锌银电池

电极反应

负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2

正极 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－

总反应 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag

特点比能量大、电压稳定、储存时间长

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