4.1.1 原电池的工作原理 课件 2024-2025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 第一节 原电池 课时1 原电池的工作原理 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 现代生活离不开方便实用的化学电源，各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的。 课堂学习 原电池的工作原理 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。 正极(Cu片)，发生还原反应：2H+ + 2e- = H2↑ 负极(Zn片)，发生氧化反应：Zn - 2e- = Zn2+ 总反应方程式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 你能根据铜锌原电池的理论模型，总结原电池的工作原理吗？ 课堂学习 总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑。 注意：电子不下水，离子不上岸。 原电池的工作原理 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 发生溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 产生气泡 外电路 内电路 负极 沿导线 正极 正极 沿导线 负极 电子流向： 电流方向： 阳离子 正极 阴离子 负极 课堂学习 原电池的工作原理 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(实际锌片表面也有气泡产生)，因此电流会因为产生化学腐蚀而逐渐衰减。 了解该电池方案的缺点之后，如何改进？ 使锌片不与H2SO4接触。 溶液之间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 课堂学习 盐桥：一种凝胶态的离子导体，通常装有含KCl饱和溶液的琼胶，K+和Cl-可在其中自由移动。 原电池的工作原理 课堂学习 原电池的工作原理 盐桥的注意事项： 琼胶的作用是防止管中溶液流出； K+和Cl-能在琼胶内自由移动； 离子只出不进。 盐桥的作用： 沟通内电路，形成闭合回路； 平衡电荷，使溶液保持电中性； 避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。 双液原电池中的氧化反应和还原反应近乎完全隔离，在不同区域之间实现了电子的定向移动，使原电池能持续、稳定地产生电流，并提升了能量转化效率。 课堂学习 课堂学习 原电池的工作原理 双液原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接，半电池又叫电极。 和单液原电池相比，双液原电池具有电压较稳定，能量密度较高、使用寿命较长等优点，同时也具有体积较大、内阻较大、成本较高等缺点，又该如何改进呢？ 是否可以增大盐桥的横截面积，减小盐桥的长度以降低内阻？ 课堂学习 若是将盐桥更换为离子交换膜，会对原电池装置产生哪些影响？ 原电池的工作原理 减小了原电池的内阻，提供了缩小原电池体积的可能性。 离子交换膜是具有离子交换性能的，对溶液中的离子具有选择性透过能力的高分子薄膜。 质子交换膜只能让质子(H+)和水分子自由通过； 阳离子交换膜可以让阳离子和水分子自由通过； 阴离子交换膜可以让阴离子和水分子自由通过。 课堂学习 原电池的工作原理 正负极判断 宏观判断 电极材料 较活泼的 负极 较不活泼的 正极 电极反应 氧化反应 负极 还原反应 正极 电极质量 质量减少 负极 质量增加 正极 电极现象 有气泡冒出 正极 微观判断 电子流动方向 电子流出 负极 电子流入 正极 离子流动方向 阴离子移向 负极 阳离子移向 正极 课堂学习 原电池原理的应用 加快化学反应速率 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减少，打破静电屏蔽效应，电子得以顺利从负极沿导线移向正极，使得反应速率增大。 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 课堂学习 原电池原理的应用 比较金属活动性强弱 一般情况下，两种金属分别作原电池的两极时，作负极的金属比较活泼，发生氧化反应；作正极的金属的活泼性相对较差，发生还原反应。 有两种金属A和B，用导线连接插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，根据原电池原理，金属活泼性A大于B。 特别注意： Cu/Fe/浓硝酸原电池中，Cu作负极，Fe作正极，但金属活动性Fe>Cu。 Mg/Al/NaOH溶液原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性Mg>Al。 根据总反应分析化合价变化，找出氧化反应和还原反应。 根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应确定原电池的正、负极。 结合正、负极和电极反应确定电极材料和电解质溶液等，完成原电池装置的设计。 画出原电池装置图，画原电池装置图时注意电极材料和电解质溶液也要画出，并进行相应标注。 课堂学习 原电池原理的应用 根据原电池原理设计原电池 根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物 还原剂 – ne- = 氧化产物 氧化剂 + ne- = 还原产物 课堂学习 原电池原理的应用 用于金属的防护 要保护一个铁闸门，可用导线将其与一块活泼金属相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。 如海轮远航时，因合金会形成原电池而加快腐蚀，可在船体绑上一个锌块，达到防止船体被海水腐蚀的目的，又被称为牺牲阳极保护法。 该方法具有不需要外部电源、不需要经常维护、容易安装等优点。 课堂学习 原电池原理的应用 1799年，意大利科学家伏打发明了世界上最早的电池——伏打电池。由于它的诞生，加深了人们对光、热、电磁、化学变化之间的关系的认识，导致了与电化学、电磁相联系的一系列重大的科学发现，也为电力应用开辟了广阔的前景。 如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化) (　　) A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 课堂巩固 A 某化学兴趣小组利用反应Zn + 2FeCl3 = ZnCl2 + 2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是 (　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 课堂巩固 D 课堂小结 谢谢观看 THANKS 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 20 Traveling Light Joel Hanson Traveling Light, track 1 Other 208783.17 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/TWA8gDlYn/6k9D9xIGo8WXAZ2QiReq2dElL2Uype/05125txy+290yas1na7fVnhLNI+TRhJ61mPhQ1c9cVRJh2tcPYpsqK//UpSWshiZeqtOF5yXaMvFmZLtNMPmHEmWm5zXCbrAgPrcwUiXRZDfBSjdG7+PZv7n9jmrmmXjQNRN7cKgWMidXn/sXnSCWlbL4OWWRI0MBVM5M6UmSUfd5QL+2EbGGtlVDyf6a3kWlh0LVau7yMZUcFzrdeTIrpSoBphMBpsXvzNeBTWAEoolH+2NNQ5qjYw2Ehhy2hVDLv3ktDcgTMGFT2jUCNSlV8bgfzS0LMEGUm8HMdJ2VEZeYIQkVSAVX2yUn/tNcrWGU20lDWCql1jdByW0uuVqLcw1pO4+/9BtqUHjnMYmjcswHCOUm+418eufzpVOdj7Xm47yxOOXjIJXEOCqdGBZQ6bBFwfBf2be2ISzvN7pF2sRM= $$