4.1.1原电池 课件 2025-2026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1节　原电池 第1课时 原电池的工作原理 人教版选择性必修第一册 揭示目标 1.以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理及应用。 2.学会判断原电池的正负极。 3.掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写 学习目标 2 情景导入 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。 一、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。 铜片上有气泡产生 锌片不断溶解 实验现象： 实验现象： 电极反应： Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 电极反应： 2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 锌片 铜片 1.原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 稀硫酸 锌片 铜片 Zn－2e－=Zn2+ 氧化反应 负极 锌片溶解 2H++2e－=H2↑ 还原反应 正极 铜片上产生气泡 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 原电池总反应： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 离子移向：阴负阳正 一、原电池的工作原理 1.原电池的工作原理 铜-锌-稀硫酸原电池，若有如下变化，能产生电流吗？ ※负极本身溶解，发生氧化反应。 ※正极不参与反应，只起到传递电子的作用。 参加反应的是溶液中的阳离子。 发生：Zn+Cu2+=Zn2++Cu 均发生：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 现象预测？ 理论现象 实际现象 原因分析 锌片溶解，铜片表面附着红色固体 电流计指针偏转 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。 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 优点：电流强 缺点：能量转化率较低，且电流不稳定，会逐渐衰减。 如何改进装置，可以有效避免上述缺陷? 2.双液原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触，使氧化反应与还原反应完全隔开 单液 双液 会有电流吗？ 两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路 CuSO4 一种凝胶态的离子导体 盐桥：通常是装有含KCl饱和溶液的琼胶。K+和Cl-可在其中自由移动 如何改进装置，可以有效避免上述缺陷? 还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触，使氧化反应与还原反应完全隔开 2.双液原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，连通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路 Cl- K+ e- e- e- e- Zn2+ Cu2+ 双液原电池 2.双液原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 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。 实验表明：双液原电池 优点：电流稳定，放电时间长 缺点：但电流较小 现象： 2.双液原电池的工作原理 一、原电池的工作原理 盐桥的注意事项： 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。 盐桥的作用： 连通内电路，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。 单液原电池与双液原电池的相同之处与不同之处。 归纳总结 单液 双液 电极反应 电极材料 离子导体 电子导体 CuSO4 单液原电池与双液原电池的相同之处与不同之处。 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 归纳总结 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 思考与讨论 3.带有交换膜的双液原电池 一、原电池的工作原理 在原电池中，主要有以下三种交换膜： 阳离子交换膜：让阳离子透过进入正极区。 阴离子交换膜：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。 膜电池优点： 1.避免氧化剂与还原剂直接接触2.寿命长3.电阻小4.电流强。 3.带有交换膜的双液原电池 一、原电池的工作原理 阴离子交换膜： 只允许阴离子通过 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过 质子交换膜： 只允许H+通过 (4) 有自发进行的氧化还原反应 (1) 两个活泼性不同的电极，如：金属与金属、金属与非金属 (2) 电解质溶液 (溶液或者熔融) (3) 构成闭合回路 4.原电池的构成条件 口诀：自发两极一液成回路 一、原电池的工作原理 二、原电池的工作原理的应用 1.判断原电池正负极的方法 判断依据 负极 正极 电极材料 电子流动方向 电流方向 两极发生的反应 电极现象 阴、阳离子移动的方向 电子流出 电子流入 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流流入 电流流出 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 不断溶解，质量减小 有气体生成；质量增大或不变 有没有特例？ Al—Mg—NaOH Al—Cu—浓HNO3 二、原电池的工作原理的应用 2.加快化学反应速率 原因：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。 二、原电池的工作原理的应用 3.设计原电池 能根据已知氧化还原反应设计原电池：（Fe+2Fe3+=3Fe2+） 4.保护金属材料 船体镶锌块作负极，船体做正极防止被腐蚀 ①写出电极反应 ②选择电极材料及电解质溶液 ③画出装置图 课堂检测 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 A 课堂检测 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(SO42-)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 C 课堂检测 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NO3-从左向右移动 D 课堂检测 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 D 感谢聆听 每天进步一点点，每天努力不止一点点。 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.72 $$