4.1 《原电池》 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一课时　 第四章　化学反应与电能 第一节　原电池 1.从宏观和微观的角度，深入理解原电池的工作原理，学会设计双液原电池。 2.认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能尝试理解将双液原电池发展为具有实用性的膜电池的探究思路过程。 化学 必修第一册 人民教育出版社 化学 必修第二册 人民教育出版社 核心素养发展目标 情境导入 生活中的化学电源最普通的就是干电池了，让我们看看这段短片回忆一下化学电源的基本知识。左侧的上下两幅图片是新旧干电池，发现旧电池即使没有使用也会被腐蚀，这是为什么。（同时板书标题） 知识回顾 (1)构成条件：提示“从化学反应特点及其他因素的角度” 原电池定义： 自发进行的氧化还原反应，两极一液一回路。 负极 正极 外电路 内电路 离子的移动方向： 阳 →正 阴→ 负 电子不下水 离子不上岸 电子的移动方向： 负极→正极 (2)原电池工作原理 把化学能转化为电能的装置 ？ ？ ？ ？ 请每组各派一名同学回答 探究实验——学生分组 学生分组实验： 仪器：铜片1条、锌片1条、导线、灵敏电流计 药品：1mol/LCuSO4溶液 利用所给药品和仪器按照如图所示装置将两电极伸入到硫酸铜溶液中： 1、观察两极表面现象变化； 2、稍待2分钟，观察电流表数据变化，之后将电极从电解质溶液中取出。 CuSO4溶液 Zn Cu A 2min 探究实验——学生汇报 初始电流读数（A） 2min后的电流读数(A) 第一组 第二组 第三组 第四组 思考讨论 探究实验——学生分组 现象 原因 锌片表面附着红色固体 电流逐渐衰减 Zn与Cu2+直接接触发生反应 转移的电子没有经过导线，锌片表面有铜导致接触面积减少，导致电流逐渐衰减。 讨论——学生分组 还原剂Zn 与 氧化剂CuSO4 不直接接触 解决问题的关键： ZnSO4溶液 ？ 非 Cu2+ Zn Cu A CuSO4溶液 浸透NaCl溶液的棉条 导线 内电路未导通 电子不下水 离子不上岸 A CuSO4溶液 NaCl溶液 Zn Cu 浸NaCl滤纸 结论：氧化剂和还原剂在没有直接接触的情况也可以构成原电池（双液），但需用到电解质溶液导通，可以使用浸有盐溶液的棉条实现（化学上叫“盐桥”）。 讨论——讲解 实验室常用盐桥 盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液 浸透NaCl溶液的棉条 效果更好 讨论——学生分组 新知讲解 盐桥：通常是装有含琼脂的KCl饱和溶液。 盐桥中的K＋、Cl－是可以自由移动，琼脂的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来（类似果冻） 演示实验——数字化实验探究双液（盐桥）电池 数字化实验设备和软件界面 讨论交流 思考三：盐桥有什么作用 思考二：盐桥中K+和Cl-的移动方向 思考一：盐桥中有电子流过吗 1.沟通内电路，形成闭合回路； 2.提供离子，保持两溶液电中性； 3.提高能量转化效率 没有 K+向正极移动，Cl-向负极移动； 电子不下水、离子不上岸 ？ ？ ？ Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 原电池 双液电池 单液电池 电极反应 电极材料 离子导体 电子导体 正极：铜片 负极：锌片 ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液 CuSO4 溶液 导线 导线 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2++2e- Cu 原电池的构成要素 14 请同学们利用下列总反应设计原电池。选择合适的电极材料和电解质溶液，写出电极方程式（离子方程式）；并画出双液原电池简图。 Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu Mg+ Cu2+= Mg2++Cu 负极：Mg-2e- = Mg2+ 正极：Cu2+ +2e- = Cu 电极Mg，电解液 MgSO4 电极Cu，电解液 CuSO4 技能训练——设计双液原电池 思考讨论 【优点1】可以避免锌和铜离子的接触，避免能量损失，提高电池效率,提供持续稳定的电流。 【优点2】改进后的原电池装置工作时，可以避免锌和铜离子的接触，不至于造成发热而增大电池内阻。 【优点3】改进后的原电池装置不工作时，化学能不会自动释放 优点 缺点 电流小，难以实用化 WHY? 相对于单液原电池而言，双液原电池 思考讨论 改进? 如何增大电流？ 缩短盐桥的长度， 增大盐桥的横截面积 Cu 提出猜想,画出简图 【思考】双液原电池电流弱的原因？ 1.离子运动的距离长 2.离子