4.1.1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

第四章 化学反应与电能 朱唐庄中学 于秀红 第一节 原 电 池 （第1课时）　 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。 生活中的电池 铅蓄电池 干电池 纽扣电池 锂离子电池 锂离子电池 燃料电池 环节一 情境引入 它们的动力（或发光）来源是什么？ 趣味小实验 环节一 情境引入 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 【环节二 知识回顾】 Cu Zn - - - Zn2+ H+ H+ Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 还原反应 负极： 阳离子 阴离子 SO42- 发生溶解 产生气泡 原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 外电路 内电路 2H++2e－=H2↑ 正极： 电子不下水 离子不上岸 【环节二 知识回顾】 通过必修二的学习，我们已经知道，将锌片、铜片置于稀硫酸中并以导线连接起来组成原电池，可以获得电流。 由于这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，如锌与其接触的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减。 【环节三 再探新知】 一、原电池工作原理 【环节三 再探新知】 观察并记录实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？ 理论上的现象 实验 观察到的现象 锌片逐渐溶解 锌片表面有红色物质生成 铜片上有红色物质析出 铜片上有红色物质析出 电流表指针发生偏转 电流表指针先发生偏转后，示数逐渐减小 Zn-Cu-CuSO4电池 【环节三 再探新知】 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 【环节三 再探新知】 思考讨论：那么我们应该如何对该电池优化呢？ 解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 现象： 电流表指针不偏转 原电池装置优化 【环节三 再探新知】 原电池装置优化 为什么没有电流？该如何解决？ 盐桥 一种凝胶态的离子导体 盐桥：装有含KCl饱和溶液的琼胶，Cl-、K+可在其中自由移动。 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 【环节三 再探新知】 13 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 随着时间的延续，能产生持续稳定的电流 盐桥的作用： 1、连通内电路，形成闭合回路 2、平衡电荷，保持溶液的电中性，从而使原电池不 断地产生电流 【环节三 再探新知】 K＋ Cl- e- Zn2+ Zn Cu2＋ Cu Zn - 2e- = Zn2+ Cu + 2e- = Cu 发生氧化反应 发生还原反应 负极 正极 1. 双液原电池工作原理 【环节三 再探新知】 Cu片 Zn片 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 盐桥 导线 2. 构成原电池的四要素模型 电极反应 电极材料 离子导体 电子导体 电极材料 电极反应物 电极材料 电极反应物 离子导体 离子导体 电子导体 离子导体 【环节三 再探新知】 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 负极：Zn -2e- = Zn2+ 正极：Cu2++2e- = Cu 正极：铜片;负极：锌片 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 锌铜原电池 总反应：Cu2+ + Zn Cu+ Zn2+ 17 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 二、设计原电池 【环节四 新知应用】 Cu + 2Ag＋ = 2Ag + Cu2+ (1)明确两极反应：负极：Cu－2e－=Cu2＋；正极：2Ag＋＋2e－=2Ag) (2)选择电极材料：负极材料一般为失电子的物质，如C