4.1.1 原电池（课件）-【基于真实情景的同步教学】2024-2025学年高二化学同步课件与检测（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 第1课时 原电池的工作原理 知识与技能 1.了解原电池的工作原理，原电池的构成条件并能设计简单的原电池。 2.理解原电池的本质和原电池的正负极与氧化复原反响的关。 过程与方法 情感态度与价值观 学会通过比照的方法来处理实验结果，由详细的实验现象描述逐渐形成抽象概括。 1.通过探索实验，分析并归纳出形成原电池的条件。 2.通过多媒体动画分析原电池中微观粒子的挪移，深入理解原电池的本质。 1 2 3 学习目标 教学引入：西红柿点灯 原电池的工作原理 01 1.1 原电池的工作原理 负极： 铜片 Zn - 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 锌片 （氧化反应） 正极： 负极： 失电子（电子流出）的一极， 化合价升高，发生氧化反应。 总反应： Zn+2H+=Zn2++H2↑ (离子方程式） 正极： 得电子（电子流入）的一极， 化合价降低，发生还原反应。 以铜锌原电池为例 1.1 原电池的工作原理 根据原电池的工作原理，写出下面原电池的电极反应式与总反应方程式，标出电子流向和离子迁移方向，并描述观察到的现象。 Zn2+、Cu2+ e- SO42- Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ 总反应 电极反应 负极：Zn - 2e- = Zn2+ 正极：Cu2+ + 2e- = Cu 1.1 原电池的工作原理 理论现象 实际现象 原因分析 铜片、锌片表面 均附着红色固体 锌片溶解，铜片表面附着红色固体 电流计指针偏转 电流表指针偏转， 但电流逐渐衰减。 Zn与Cu2+直接接触发生反应 锌与CuSO4溶液的接触面积减少，电流逐渐衰减 结论：单液原电池能量转化率较低，且电流不稳定，会逐渐衰减。 ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 Zn Cu A 【模型建立】根据所学知识，试用电化学原理解释以下问题。 电流计指针偏转吗？怎么办？ 这个叫盐桥 构成闭合回路 1.2 盐桥 盐桥：一种凝胶态的离子导体，用于构成闭合回路，通常用U型管装有含KCl饱和溶液的琼胶， K+和Cl-可在其中自由移动。 溶液的导电能力与离子的迁移速率有关，阴阳离子的迁移速率接近可以提高导电能力。 阳离子 H+ K+ Ba2+ Na+ Li+ 离子迁移率 36.30 7.62 6.59 5.19 4.01 阴离子 OH- SO42- Cl- NO3- HCO3- 离子迁移率 20.52 8.27 7.91 7.40 4.61 双液原电池 02 双液原电池工作原理 2.1 双液原电池的工作原理 外电路 内电路 盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。 负极： Zn - 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+ + 2e- = Cu 2.1 双液原电池的工作原理 2.1 双液原电池的工作原理 单液原电池 双液原电池 实际现象 盐桥特点 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。 锌片溶解，铜片表面附着红色固体,电流表指针偏转，电流稳定。取出盐桥无电流。 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。 实验表明：双液原电池虽然电流稳定，但电流较小，试分析原因。 2.1 双液原电池的工作原理 双液原电池电流弱的原因？ 1.离子运动的距离长 2.盐桥中离子运动的通道窄 3.盐桥中离子容量小 改进措施 缩短盐桥的长度 增大盐桥的横截面积 无明显改善 用一张薄薄的隔膜代替盐桥 2.2 带有交换膜的双液原电池 在原电池中，阳离子交换膜可以让阳离子透过进入正极区，阴离子交换膜可以让阴离子透过进入负极区，质子交换膜只允许H+通过。这种膜主要用于电化学反应中，可以有效地控制离子传输，提高电池的效率和稳定性。 电池离子交换膜是一种特殊的高分子膜，具有选择透过能力，允许特定离子通过而阻挡其他离子。离子交换膜可有效避免氧化剂与还原剂直接接触，使得电池具有寿命长、内阻小、电流强的特点。 2.2 带有交换膜的双液原电池 质子交换膜—— 液流电池的芯片 1.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ） A．电子从锌极经过导线移向铜极 B．铜电极上发生反应Cu -2e- = Cu2+ C．电池工作一段时间后，乙池的c(SO42-)减小 D．电池工作一段时间后，甲池的c(Zn2+) 增加 课堂检测 A 2.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 课堂检测 C 3.某同学设计如下原电池，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该装置将化学能转化为电能 B．负极的电极反应是Ag＋I－－e－===AgI C．电池的总反应是Ag＋＋I－===AgI D．盐桥(含KNO3的琼脂)中NO从左向右移动 课堂检测 D 4.原电池的应用极为广泛。利用如图所示原电池可测量空气中Cl2的含量，电解质是Ag＋可以在其中自由移动的固体物质，下列分析正确的是(　　) A．电流从Ag电极经外电路流向Pt电极 B．电池工作时，电解质中Ag＋的数目增多 C．正极反应式：Cl2＋2e－===2Cl－ D．空气中c(Cl2)越大，Ag电极消耗速率越快 课堂检测 D 课堂小结 原电池 原电池的工作原理 双液电池和盐桥 负极：氧化反应 电子流向： 正极：还原反应 负极 → 正极 离子移动： 阳离子(+)：向正极， 阴离子(-) : 向负极。 盐桥的作用： 1)形成闭合回路； 2)平衡电荷，使溶液呈电中性； 3)持续稳定的产生电流，提高能量转换率 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