4.1.1 原电池 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节　原电池 第1课时 第四章　化学反应与电能 清水河县普通高级中学 翁 鹏 普通干电池 手机电池 钮扣电池 笔记本电脑 专用电池 摄像机 专用电池 “神十九”用 太阳能电池 现象： 试解释上述实验现象（工作原理） 回顾旧知识 （1）锌棒溶解 （2）铜棒有气泡生成（3）电流表指针偏转 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应 氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极. 经外电路 Zn2+ H+ SO42- 电流方向 ①有活泼性不同的两个电极 ②电解质溶液 ③正极、负极、电解质溶液构成闭合回路 ④能自发地氧化还原反应 将化学能转化为电能 自发的放热的氧化还原 1、原电池 的装置。 原电池反应的本质是发生__ ___ ________反应。 2、原电池的构成条件： 【温故知新】 练习：下列哪些装置能构成原电池？（ ） abcd 3、原电池的正负极的判断方法 微观判断 （根据电子流动方向） 电子流出的极 电子流入的极 ——负极 ——正极 较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料 质量增加的电极 工作后 质量减少的电极 ——负极 ——正极 ——正极 ——负极 工作后，有气泡冒出的电极为正极 （气体为氢气，该极附近溶液pH增大 ） 发生氧化反应的极 发生还原反应的极 宏观判断： ①根据电极材料 ②根据原电池电极发生 的反应 ③根据电极增重还是减重 ④根据电极有气泡冒出： ——负极 ——正极 练:把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两 相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连 时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡， b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动 性顺序由强到弱的为 ( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a B 应用： 比较金属的活泼性强弱 加快氧化还原反应的速率 设计原电池 实验探究 请根据反应： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu 设计一个原电池，并进行实验。 【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。 【原因分析】 现象 原因 锌片表面附着红色固体 Zn与Cu2+直接接触发生反应； 电流逐渐衰减 锌与CuSO4溶液的接触面积减少，电流逐渐衰减 如何解决这些问题？ 10 在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。 实验探究 盐桥：含KCl饱和溶液的琼胶 离子可在其中自由移动 铜锌原电池 1.组成——两个半电池、盐桥 盐桥：含KCl饱和溶液的琼胶 双液原电池 2、工作原理 外电路： 内电路： Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液因Zn2+增加而带正电，盐桥中的Cl—会移向ZnSO4溶液；电子由负极通过导线流向正极，Cu2+获得电子成为金属沉积在铜片上，使CuSO4溶液因SO42—相对增加而带负电，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，使氧化还原反应持续进行，电池不断产生电流。 Zn失去电子沿导线通过电流表进入铜片 2、使溶液始终保持电中性 盐桥的作用 1、使两个半电池形成通路 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。 Zn——负极 Cu——正极 一、原电池 Zn - 2e- = Zn2+ 总反应方程式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu 练：利用原电池的反应原理：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2 设计一个能持续产生电流的原电池装置。 3、电极反应 4、双液电池的特点 (1)能产生持续、稳定的电流； (2)电解质溶液和电极材料的选择； 烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子 注：原电池输出电能的能力，取决于电池 的反应物的氧化还原能力 17 单池原电池 盐桥原电池 装置图 相同点 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 不同点 Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高 Zn和CuSO4溶液在两个半电池池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长 实验探究 Cu CuSO4溶液 Zn ZnSO4溶液 A 优点：电流稳定 不足：电流小 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 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。 单池原电池和盐桥原电池的对比 $$