1.2.1原电池的工作原理课件2023—2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

1.从实际应用的角度认识化学能与电能的相互转化。 2.能分析、理解原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 3.了解盐桥的作用，了解双池原电池的优点。 第2节 化学能转化为电能-电池 学习目标 第1课时 原电池的工作原理 知识回顾 构成原电池的条件? 1、活泼性不同的两个电极； （可为金属和金属，也可为金属和非金属） 2、电极必须插入电解质溶液； 3、要形成闭合回路。 前提：自发进行的氧化还原反应（通常为放热的氧化还原反应） 什么是原电池？ 将化学能转化为电能的装置 工作原理 负极 正极 氧化反应 Zn-2e=Zn2+ 还原反应 Cu2++2e- =Cu 失 得 失负氧 e- 电流 阳离子 阴离子 外电路 内电路 阳离子→正极 阴离子→负极 负极 → 正极 e- 负极 ← 正极 电流 总反应：Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu 电子不下水 离子不上岸 带“+” + 带“-” - 将锌电极和铜电极分别通过导线与电流计连接,并使锌电极和铜电极不接触,同时浸入到装有硫酸铜溶液的烧杯中，观察电流计指针方向、锌电极变化及其读数的变化。 现象: 实际:锌片与硫酸铜溶液直接接触，部分锌直接与Cu2+发生置换反应，在锌片上析出铜，使锌与硫酸铜溶液隔开 这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。电流计指针偏转角度逐渐变小直至为零。  用什么办法可避免Cu2+在锌片上也还原析出铜,以延长电池放电时间提高供电效率? 设想：把锌电极与CuSO4溶液分开 思考: 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究 理论：电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极; 锌极变细，铜极变粗，溶液颜色变浅；   探究实验1 单液原电池 CuSO4溶液 CuSO4溶液 指针不偏转的原因？ 指针依旧不偏转的原因？ 按课本P12图1-2-2所示, 进行装置连接 探究实验2 电流计指针偏转,指示电子是由锌极流向铜极有电流通过电路，左边烧杯中锌片溶解；右边烧杯中铜片上有红色固体析出，溶液颜色变浅。 有盐桥时现象: 由两个半电池组成，锌和锌盐组成锌半电池， 铜和铜盐组成铜半电池；每个半电池中的电 极与电解质溶液互不反应，中间通过盐桥连 接形成闭合回路。 装置特点： 双液原电池 盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵 作用：盐桥中的离子能够定向移动。通过盐桥可将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流。 （构成闭合回路；平衡电荷；将副反应减至最小程度，最大限度将化学能→电能） 什么是盐桥？ Cl- K+ 如何平衡电荷？ 锌片（负极）Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 锌片（负极）Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 铜片（正极）Cu2++2e-=Cu（还原反应） 铜片（正极）Cu2++2e-=Cu（还原反应） 电池反应：Cu2++Zn=Cu +Zn2+ 电池反应：Cu2++Zn=Cu +Zn2+ 现象分析：Zn片可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu,在锌片上形成原电池，导致化学能内耗； 负极区溶液因Zn2+增加而带正电；正极区溶液因SO42-的相对增加而带负电，致使输出的电流强度减弱。 现象分析：两个容器避免锌片和CuSO4反应；盐桥中的Cl-移向了左边烧杯，平衡了因c(Zn2+)增大而带的正电， K+移向右边烧杯平衡了因c(Cu2+)减少而带的负电，使得溶液呈电中性，原电池不断地产生电流。 实验探究-对比分析 现象：锌片质量减少，铜片上有红色物 质析出，铜片质量增加，溶液温度升高。 现象：锌片质量减少，铜片上有红色物质析出，铜片质量增加，溶液温度不变。 能量转化：化学能转化为电能、热能 能量转化：化学能转化为电能 单池原电池 双池原电池 单池原电池与双池原电池对比 1、总反应电极反应都 。 2、导线中电子流向 。 3、阳离子和阴离子流向 。 4、装置构成 ,效率 。 相同 相同 不同 不同 相同 失负氧，得正还 阳离子 → “+”极 阴离子 → “-”极 负极 正极 氧化反应 还原反应 电解质溶液 阳（+）离子移向 阴（-）离子移向 A 带“+” 带“-” e- 电流 简化工作原理图 盐桥 Cl- K+ 迁移应用 请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。 你有哪些可行方案? FeCl3溶液 Cu C CuSO4溶液 FeCl3溶液 A Cu C 单液原电池 双液原电池 Cu Al NaOH 浓 Al Mg 判断以上三种装置的