4.1.1 原电池工作原理（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第四单元 化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池工作原理 学习目标 1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 2.进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能理解带有盐桥原电池的实用性。 化学电源广泛应用于生活、生产和科研中，电池是工作原理是什么？如何产生电流的？ 生活中的各种化学电源 情境引入 思考 第 页 原电池工作原理 知识回顾 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2↑ 电极反应： 负极：Zn - 2e- Zn2+（氧化反应） 正极：2H+ + 2e- H2↑（还原反应） 总反应方程式： 第 页 知识回顾 负极：氧化反应 正极：还原反应 角度1：电极反应 角度2：粒子迁移 外电路电子迁移：负→正 内电路离子迁移： 阳离子→正极 阴离子→负极 原电池工作原理 第 页 任务一 原电池原理的应用 根据原电池工作原理，预测下面装置能否形成原电池。 如果能，写出总反应方程式、电极反应式，标出电子转移方向和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。 思考1 e- Zn2+ Cu2+ Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ 电极反应： 总反应： 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- Cu 预测现象： 铜片表面均附着红色固体 电流表指针偏转 第 页 6 任务一 原电池原理的应用 【实验探究】 组装装置进行实验，观察并记录实验现象 实验现象： 铜片、锌片表面均附着红色固体 电流表指针偏转，但电流逐渐衰减。 第 页 任务一 原电池原理的应用 思考2 （1）根据实验现象，其中哪些与预测一致，哪些与预测不同？ (3）为什么电流表不断减小？ （2）锌片上的红色物质是什么？为什么锌片上有红色物质生成？ 相同：铜片表面附着红色固体，电流表指针偏转。 不同：锌片表面附着红色固体， 电流逐渐衰减 锌与CuSO4溶液直接接触，发生置换反应，所以锌片表面有铜析出。 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。 第 页 任务一 原电池原理的应用 为什么没有直接利用该装置作为化学电源呢？ 思考3 装置携带不方便，能量转化不充分 电池电流电压容易受到硫酸铜浓度的影响而不稳定 思考4 理想的化学电源应该具有的特点？ 单位质量或单位体积输出的能量多 便于携带 内阻小 质量小 反复使用 价格便宜 体积小 连续工作 寿命长 …… 第 页 9 任务二 原电池装置的改进优化 核心问题：使还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 【问题】 改进后电流表指针会有示数吗？ 为什么没有电流？该如何解决？ 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 第 页 任务二 原电池装置的改进优化 核心问题：使还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触 盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼胶， K+和Cl-可在其中自由移动 ↑ ↑ Cl- K+ 注意：①盐桥中琼胶的作用是防止管中溶液流出 ②离子只出不进 第 页 第 页 任务三 双液原电池工作原理 CuSO4溶液 Zn Cu e- Zn2+ Cu2+ Cl- K+ ZnSO4溶液 e- Zn + Cu2+ Cu + Zn2+ 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- Cu 总反应： 分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？ ①形成闭合回路； ②平衡电荷，使溶液呈电中性； ③避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率 第 页 13 第 页 电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？ 任务三 双液原电池工作原理 思考5 Cu片 电极材料 Zn片 电极反应物 电极材料 CuSO4溶液 电极反应物 离子导体 ZnSO4溶液 离子导体 盐桥 离子导体 导线 电子导体 第 页 15 巩固练习 1.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( ) ① 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ② 正极反应为：Ag＋＋e－＝Ag ③ 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④ 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应 与该原电池反应相同 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ Ag Cu Cu(NO3)2溶液 AgNO3溶液 盐桥 C 第 页 巩固练习 2.电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？能否用其他物质或材料代替？ 第 页 总结提升 原电池 双液电池 单液电池 电极反应 正极：Cu2+ + 2e- Cu 负极：Zn - 2e- Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- Cu 负极：Zn - 2e- Zn2+ 电极材料 正极：铜片; 负极：锌片 正极：铜片; 负极：锌片 离子导体 ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液 CuSO4 溶液 电子导体 导线 导线 双液原电池解决了电池自损耗的问题。 第 页 失去电子的物质 阳离子接受电子的场所 阴离子 还原反应 Cu2++2e- = Cu 导线中电子流向 负极液 正极液 盐桥 阳离子 阳离子 氧化反应 Zn-2e- =Zn2+ 负极 正极 外电路传导电子，形成电流 内电路传导离子，形成闭合回路 思维建模 Lavf57.83.100 $$