1.2.1原电池的工作原理 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.2.1 原电池的工作原理 ①两极：一般为两种活泼性不同的导体 （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） ③一线：用导线相连（或直接接触）， 形成闭合回路 ④一反应：自发的氧化还原反应 1、定义：将化学能直接转化为电能的装置。 2、构成条件： 知识回顾——原电池 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等 e- e- 正极 负极 外电路 内电路 H+ H+ 锌片： Zn－2e－ = Zn2+ 铜片： 2H+＋2e－ = H2↑ 失电子， 氧化反应 得电子， 还原反应 电子流向： 负极 → 正极 离子移动： 阳离子(+)：向正极， 阴离子(-) : 向负极。 电子不下水 离子不上岸 总反应： Zn＋2H+ = Zn2+＋H2↑ 一、原电池的工作原理 电流方向： 正极 → 负极 1、Cu-H2SO4(aq)-Zn原电池 （必修-单液池） 【思考1】该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？ 二、双液电池与盐桥 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。  【思考1】该装置能量转化率低的原因是什么？如何解决？ 还原剂Zn 与 氧化剂CuSO4 不直接接触 解决问题的关键： 二、双液电池与盐桥 两个溶液间缺少离子导体， 无法形成闭合回路。 盐桥：装有含KCl（或NH4NO3）饱和溶液的琼胶 K+和Cl－可在其中自由移动 且盐桥中离子浓度大，离子只出不进。 二、双液电池与盐桥 【思考2】为什么没有电流？该如何解决？ Zn-2e-=Zn2+ Cu2++2e-=Cu 总反应：Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu 盐桥作用 ①沟通内电路，形成闭合回路 ②平衡电荷 ③避免电极与电解质溶液直接反应 氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。 负极 氧化反应 正极 还原反应 二、双液电池与盐桥 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 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 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 三、膜电池 离子交换膜 一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 三、膜电池 四、原电池原理的应用 应用：A、B两种金属用导线连接后插入电解质溶液形成原电池，若A极溶解，B极上冒气泡或增重，则金属活泼性：A＞B。 01 比较金属的活泼性强弱 一般金属活泼性规律： 负极金属＞正极金属 02 加快氧化还原反应的进行 在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。 例如：实验室用Zn和稀H2SO4反应制取H2，常用粗锌或滴加少量CuSO4溶液。 四、原电池原理的应用 03 用于金属的防护 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分装有一定数量的锌块，请解释原因 原因：轮船的船身一般是用铁做的，装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。 利用原电池原理，将金属作为正极保护起来 利用Fe＋Cu2+＝Fe2+＋Cu，设计一个原电池 FeSO4 Fe Cu CuSO4 A CuSO4 Fe Cu 负极：Fe－2e-＝ Fe 2+（氧化反应） 正极：Cu2+＋2e-＝Cu（还原反应） 四、原电池原理的应用 04 设计原电池 将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液。请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。 课堂练习 $$