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

选择性必修1(人教版2019) 第四章 ·化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 1 普通干电池 充电干电池 钮扣电池 手机电池 太阳能电池 新能源汽车电池 课标要求 1、认识能量转换的基本方式，知道原电池的工作原理，掌握构成原电池的条件。 2、能够正确书写电极方程式和电池总方程式。 3、运用原电池理论的模型认知，能设计简单的原电池。 4、通过对实验现象的证据推理，培养科学探究和创新意识。 1、概念：把化学能转化为电能的装置。 3、构成要素： ①有两个活泼性不同的电极。 ②有电解质溶液或熔融电解质。 ③能形成闭合回路。 A 2、本质： 自发进行的氧化还原反应。 两极一液一连线 原 电 池 【知识回顾】 下列能形成原电池的装置有？ Zn Zn H2SO4 A Zn Cu 酒精 A Zn Cu ZnSO4 A Zn Cu H2SO4 A A B C D √ 守 恒 观 失e- 负极 失电子场所 导线 电解质溶液） 正极 得电子场所 电极反应物 电极产物 过程 现象 装置维度 原理维度 还原剂 氧化产物 氧化剂 得e- 还原产物 e-移动方向 阴离子 阳离子 原电池基本认识模型 建模 电子守恒 电荷守恒 外电路 内电路 原电池原理示意图 H2 A H+ Zn2+ Zn Cu e- e- e- e- e- e- SO42- H+ 硫酸溶液 SO42- 1、实验药品和仪器： 铜片、锌片、硫酸铜溶液； 灵敏电流计、导线、烧杯、原电池实验器。 2、实验要求： 1）、设计原电池 2）、画出实验装置图 3）、写出电极方程式 4）、预测现象 实践新知 一 单液原电池 实验装置图 电极反应式书写 预测实验现象 负极 Zn -2e =Zn2+ 正极 Cu2++2e=Cu 1、电流表示数发生偏转 2、铜片表面有铜析出 3、锌片逐渐溶解 注意事项： 1、实验前用砂纸打磨锌片，烧杯中倒入2/3的硫酸铜溶液。 2、实验至少半分钟以上，观察实验现象和电流表的指针偏转。 3、使用后再用砂纸打磨锌片，以待之后的实验。 理论上的现象 实验观察到的现象 锌片逐渐溶解 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 锌片表面有红色物质生成 铜片上有红色物质析出 电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小 9 分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减” 的原因。 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，Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减 实验结果思考 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 为什么没有电流？该如何解决？ 盐桥 一种凝胶态的离子导体 ※资料卡片 盐桥：装有含KCl饱和溶液的琼胶，Cl-、K+可在其中自由移动。 原电池装置的改造 硫酸锌溶液 硫酸铜溶液 11 1、实验药品和仪器： 铜片、锌片、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、盐桥； 灵敏电流计、导线、烧杯。 2、实验要求： 1）、画出实验装置图 2）、观察实验现象 3）、分析原理，写出电极方程式 问题探究 二 双液原电池 有盐桥存在时，电流表指针偏转 取出盐桥，电流表指针不再偏转 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Zn Cu A 随着时间的延续，能产生持续稳定的电流 有盐桥存在为什么能产生持续稳定的电流？ K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu 双液原电池工作原理 Zn - 2e- = Zn2+ Cu + 2e- = Cu 发生氧化反应 发生还原反应 负极 正极 盐桥的作用： 1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。(离子通路） 2、平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子） 电流大小： 电流稳定性： 转化效率： 较小 稳定 高 电流大小： 电流稳定性： 转化效率： 较大 衰减快 低 1、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 2、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？ 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 Cu 生活中膜电池 原 电 池 一、原电池工作原理 盐桥作用：1、连通电路 2、平衡电荷 缺点：电流不稳定 优点：电流稳定 缺点：电流小 优点：电流大且稳定 二、应用思维模型分析或设计原电池 【知识总结】 练习1、如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的