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

化学(选择性必修1) 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 [知识回顾] 以锌-铜-CuSO4原电池为例，回顾： CuSO4溶液 1.什么是原电池？ 2.原电池的构成要素有哪些？ 将化学能直接转化为电能的装置 ①两极：一般为两种活泼性不同的金属 （或一种金属与非金属导体，石墨） ②一液：电解质溶液，或熔融电解质 （酒精、蔗糖、CCl4不是电解质） ③一回路：用导线相连（或直接接触） ④一反应：自发的氧化还原反应 原电池的构成条件、构成四要素：电极反应、电极材料、离子导体、电子导体 2 原电池原理示意图 电子不下水，离子不上岸 Cu Zn - - - Zn2+ Cu2+ Cu2+ 阳离子 阴离子 SO42- e－ I 外电路：电子迁移 内电路：离子迁移 [知识回顾] 负极: 氧化反应 正极: 还原反应 Zn-2e- =Zn2+ Cu2++2e- =Cu 负极 正极 [知识回顾] 电极材料 电极反应 电子流向 电极现象 离子移向 判 断 为 负 极 判 断 为 正 极 不活泼金属或非金属 活 泼 金 属 氧 化 反 应 还 原 反 应 电 子 流 出 电 子 流 入 不 断 溶 解 质 量 减 小 质 量 增 大 有气体放出 阴离子移向 阳离子移向 原电池正负极的判断 [知识回顾] 1.下列能形成原电池的装置是（ ） Zn Zn H2SO4 A A Zn Cu 酒精 B A Zn Cu ZnSO4 C A Zn Cu H2SO4 D A D 5 任务一：再探究单液原电池 【实验活动一】 将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有 CuSO4溶液的烧杯中。观察实验现象并记录。 实际实验现象 预测实验现象 锌片 Zn-2e- = Zn2+ 铜片 Cu2++2e- = Cu 电流表 锌片腐蚀，不断溶解 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 任务一：再探究单液原电池 观察实验现象，分析可能原因： 任务一：再探究单液原电池 【实验活动一】 将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有 CuSO4溶液的烧杯中。观察实验现象并记录。 实际实验现象 预测实验现象 锌片 Zn-2e- = Zn2+ 锌片不断溶解 铜片 Cu2++2e- = Cu 铜片上有红色物质析出 电流表 电流表指针发生偏转 锌片被红色物质覆盖 铜片上有红色物质析出 电流表读数不断减小 任务一：再探究单液原电池 【思考与讨论1】分析产生上所述现象的原因 1.锌片上有红色物质析出： 2.电流表读数不断减小： 【解决问题的关键】还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 【原因分析】 如何改进？ 锌与CuSO4溶液直接接触发生反应生成铜。 因为铜在锌表面析出后，与CuSO4溶液一起形成 了原电池，产生的电流并没有经过电流表，所以电流表的读数不断减小。 由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极(锌)表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池。 9 任务二：原电池装置的改进 ZnSO4 Zn Cu CuSO4 A ZnSO4 Zn Cu CuSO4 A 1.有无电流产生？ 2.为什么没有电流？该如何解决？ 思考 盐桥 一种凝胶态的离子导体 装置的改进及其原理 10 实验结论：锌片（还原剂）在与Cu2+（氧化剂）没有直接接触的情况下也能构成原电池，但是需要合适的“桥梁”连接两种电解 质溶液。 盐桥： 通常是将浸泡了饱和KCl溶液的琼胶装在U型管中。 特点： 1.盐桥中的K+、Cl-可以自由移动 2.琼胶起到固定作用，防止KCl溶液直接流出来。 3.离子只出不进。 任务二：原电池装置的改进——双液原电池 对比下图，分析得出双液电池的优缺点，并思考如何改进。 任务二：原电池装置的改进——双液原电池 双液原电池：内阻大；电流稳定但电流小 13 优点：电流稳定 不足：电流小 任务二：原电池装置的改进——双液原电池 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？ 思考：双液