2025届高三化学一轮复习 模型建构“拿捏”电池-原电池的工作原理 课件

模型建构 “拿捏”电池 ——原电池的工作原理 你了解电池吗？ 任务1：探究原电池的构成条件 思考：1.灵敏电流计的指针为什么发生偏转？ 2.该原电池进行了何种形式的能量转化？ 3.你认为原电池的构成条件有哪些？ 任务1：探究原电池的构成条件 1.原电池：将化学能直接转化为电能的装置。 2.构成条件： （1）两极：一般为两种活泼性不同的导体 （2）一液：电解质溶液或熔融电解质 （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 可传导哪些微观粒子？ 可传导哪些微观粒子？ 反应物应具有何性质？ 一、原电池的构成条件 任务1：探究原电池的构成条件 1.原电池：将化学能直接转化为电能的装置。 2.构成条件： （1）自发的氧化还原反应 （2）电子导体 （3）离子导体 （4）电极反应物 一、原电池的构成条件 任务2：探究原电池的工作原理 【活动】 1.请以小组为单位，尝试用简单的示意图来表示这个真实的原电池。 2.连接好实验装置，观察并分析以下内容： 【分析】1.负极Zn表面发生何反应？所属反应类型？ 你能用符号表示出来吗？正极Cu呢？ 2.电子导体中电子的迁移方向？ 3.离子导体中离子的迁移方向？ 4.电流的流动方向呢？ 任务2：探究原电池的工作原理 e- e- 外电路 内电路 锌片： Zn－2e－ = Zn2+ 铜片： Cu2+＋2e－ = Cu 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＋Cu2+ = Zn2+＋Cu 电流方向： 正极 → 负极 1.Cu—Zn单液原电池 正极 负极 任务3：建构原电池认识模型 任务4：完善原电池认识模型 【实验器材】 【注意事项】 1.请连接好实验装置并将数据采集器与计算机相连； 2.向小盒中加入硫酸铜溶液； 3.打开传感器数据采集界面； 4.插入电极，观察电流强度变化。 任务4：完善原电池认识模型 【实验结论】 【提出问题】 铜锌单液原电池电流强度不稳定，能量转化率低的原因是什么？如何解决？ 【交流讨论】 铜锌单液原电池电流强度不稳定并呈衰减趋势，不能持续放电。锌表面析出铜，能量转化效率低。 任务4：完善原电池认识模型 问题1：铜锌单液原电池电流强度大，不稳定，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： 【实验验证】 ? 任务4：完善原电池认识模型 【实验器材】 【注意事项】 1.请连接好实验装置并将数据采集器与计算机相连； 2.向小盒两侧中分别加入硫酸铜溶液与硫酸锌溶液； 3.打开传感器数据采集界面； 4.仅插入电极，观察电流强度变化。 任务4：完善原电池认识模型 问题2：电流强度如何？该如何解决？？ 连接两种电解质溶液。 解决问题的关键： 【交流讨论】 两种电解质溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。 【资料卡片】 盐桥：装有含KCl（或NH4NO3）饱和溶液的琼脂 K+和Cl－可在其中自由移动。 任务4：完善原电池认识模型 【实验器材】 【注意事项】 1.请连接好实验装置并将数据采集器与计算机相连； 2.向小盒中加入硫酸铜溶液与硫酸锌溶液； 3.打开传感器数据采集界面； 4. 插入电极和盐桥，观察电流强度变化。 5. 改变电极间距离，观察电流强度变化。 6.增加盐桥数目，观察电流强度变化。 任务4：完善原电池认识模型 【实验结论】 铜锌双液原电池电流强度稳定，可以持续放电。 锌表面未析出铜，能量转化效率高。 减小两电极间距(缩短离子运动间距) 增加盐桥数量（加宽离子通道） 任务4：完善原电池认识模型 2.Cu—Zn双液原电池 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 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 任务4：完善原电池认识模型 问题3：双液原电池电流强度稳定，但是电流强度较小的原因是什么？ 1.离子运动的距离长 2.离子运动的通道窄 …… 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？ 膜 任务4：完善原电池认识模型 3.膜电池 【资料卡片】 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。 任务4：完善原电池认识模型 【实验器材】 【注意事项】 1.请连接好实验装置并将数据采集器与计算机相连； 2.向小盒中加入硫酸铜溶液与硫酸锌溶液； 3.打开传感器数据采集界面； 4. 换成膜后，观察电流强度变化。 任务5：原电池认识模型初步应用 1.请以思维导图的形式展现出自己本节课的收获。 2.请以小组为单位自行设计制作简单的原电池并进行展示。 任务5：原电池认识模型建构 $$