4.1 原电池 课件21张2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

探“电”奇旅 ——原电池 电池的发展史 伏打电堆 原电池模型 “干”电池 伽伐尼 青蛙实验 铅蓄电池 锂电池 原电池：把化学能转化为电能的装置 稀硫酸 Cu Zn A ①自发的氧化还原反应 （本质） ②两个活泼性不同的导电电极 ④闭合回路 ③电解质溶液或熔融电解质 构成条件 原电池工作原理 负极 氧化反应 失e- 正极 还原反应 得e- H+ SO42- 外电路 内电路 e- e- e- 电子流向：负极 沿导线 正极 电流方向：正极 沿导线 负极 这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流。 阴离子 负极 阳离子 正极 2H++2e-=H2↑ Zn-2e-=Zn2+ Zn Cu Zn2+ H2SO4溶液 H2 思考：如何判断原电池正负极？ 判断依据 正极 负极 电极材料 较不活泼金属或非金属导体 较活泼金属 电子流向 电子流入 电子流出 电流流向 电流流出 电流流入 电极反应 还原反应 氧化反应 电极现象 电极增重或产生气体 电极减轻 离子移向 阳离子流向正极 阴离子流向负极 思考1： 锌极上有气泡产生说明什么问题？ 思考2： H+在锌片上得电子会导致什么后果？ 部分H+直接在锌片表面得电子生成H2 锌失去的电子没有完全经过导线，导致化学能转化成电能效率降低，电池寿命短。 温度 电流 17.3 ℃ 0.126A 25 ℃ 0.026A 思考1： 锌极上有气泡产生说明什么问题？ 思考2： H+在锌片上得电子会导致什么后果？ 思考3：如何避免H+在锌片上得电子，提高原电池 能量转化效率? 部分H+直接在锌片表面得电子生成H2 锌失去的电子没有完全经过导线，导致化学能转化成电能效率降低，电池寿命短。 锌片不能伸入H2SO4溶液中 H2SO4溶液 Zn Cu A Zn A ZnSO4溶液 H2SO4溶液 盐桥：浸泡有饱和KCl溶液的琼脂 特点： 1.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动 2.琼脂起固定作用，防止KCl溶液直接流出来。 3.离子只出不进。 Cu 单液 温度 电流 17.3 ℃ 0.126A 25 ℃ 0.026A 双液 温度 电流 17.3 ℃ 0.007A 现象：能量转化率高，电流弱，但是比较稳定 10 2、阳离子交换膜：只允许阳离子通过 3、质子交换膜： 只允许H+通过 1、阴离子交换膜：只允许阴离子通过 改进? 增大电流呢？ 缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积 能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？ 思考：根据电阻计算公式R=ρL/S，结合装置变化分析 双液原电池电流弱的原因？ 1.离子运动的距离长 2.离子运动的通道窄 3.离子容量小 膜电池：能量转化率高，电流强，使用时间长 普通锌锰干电池 一次电池——干电池 牛皮纸 石墨棒 MnO2糊 NH4Cl糊 锌筒 锌筒 MnO2糊 石墨棒 NH4Cl糊 思考：一节更比六节强，为什么？ 碱性锌锰干电池 总反应：2MnO2＋2H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2MnO(OH) 练习：书写正、负极电极反应式？ 普通锌锰干电池 石墨棒 MnO2糊 NH4Cl糊 锌筒 （2022全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH)42-存在）。 总反应式为Zn+4H++4OH-+MnO2＝Zn(OH)42- +Mn2++2H2O 思考1：原电池装置中的Ⅱ池离子移动方向？ 思考2：书写正、负极电极反应式 练习1 铅酸蓄电池：最早使用的充电电池。 优点：用途广、性能优良，造价低，可多次充放电 二次电池(充电电池) 缺点：比能量低，环境污染严重 比亚迪汽车公司设计的磷酸铁锂电池：充电一小时，续航500公里。 2019年诺贝尔化学奖获得者 比能量：参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少。理论上说，单位质量的电极材料转移的电子数目越多，比能量越大。 金属M可以是铁、镁、铝、钠、锂等。计算1g金属所转移的电子，比较其比能量的大小。 Li Al Mg Na Fe Zn …… Pb 燃料电池——氢氧燃料电池 碱性氢氧燃料电池 负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极：O2+4e-+2H2O=4OH- 酸性氢氧 燃料电池 负极：2H2-4e-=4H+ 正极：O2+4e-+4H+=2H2O 总反应：2H2＋O2=2H2O 练习3 固态氧化钇+氧化锆 有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。以下判断错误的是(　　) A．电池正极发生的反应：O2＋4e－= 2O2－ B．电池负极发生的反应：C