4.1原电池 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应与电能 第一节 原电池 元素观 守恒观 原电池里面蕴含什么能量之间的转化？ 所有的化学反应都能将化学能转变成电能吗？ 原电池的工作原理是什么？ 思考 构成原电池的要素是什么？ 1. 工作原理 （1）电极及电极反应 一、原电池的工作原理 2H++ 2e-＝ H2 ↑ Zn－2e-＝ Zn2+ 负极：电子流出，发生氧化反应 正极：电子流入，发生还原反应 还原剂 – e- → 氧化产物 氧化剂 + e- → 还原产物 1. 工作原理 （2）电解质 一、原电池的工作原理 阳离子移动方向： 阴离子移动方向： 向正极 向负极 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ （3）原电池反应 练一练 判断正负极，写出电极反应。 思考 为什么锌片也有气泡？ 为什么原电池电流越来越小？ 如何改进装置？ A Zn板 Cu板 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 方案一： 方案二： （1）盐桥的组成与作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用： 离子导体：连接内电路，形成闭合回路； 平衡电荷：使原电池不断产生电流。 2. 双液原电池 一、原电池的工作原理 （2）双液原电池的优点 2. 双液原电池 一、原电池的工作原理 i. 能量转化效率高，完全分开氧化剂和还原剂。 ii. 原电池另一个功能：改变反应历程 一个氧化还原反应拆成：两个半反应。 两个半反应的电势差，决定原电池输出电能的能力。 负极区 正极区 一、原电池的工作原理 3. 构成条件 （1）自发的氧化还原反应 导线 电极 电子导体 离子导体 （2）闭合回路 正极：发生还原反应 负极：发生氧化反应 电解质 阴离子流向负极 阳离子流向正极 盐桥 电极的作用： 为氧化还原反应提供场所。 12 原电池考查的内容： (1)能否判断原电池 (2)正确判断正负极 (3)正确书写电极反应 (4)设计原电池 Cu 思考1：写出该原电池的电极方程式？ 下图是“海水-河水”浓差电池装置示意图（不考虑溶解氧的影响），其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，b的电极反应式为AgCl + e-= Ag + Cl-。 下列说法正确的是 A．a的电极反应式为Ag - e-= Ag+ B．内电路中，Na+由b极区向a极 区迁移 C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D．电路中转移1 mol e-时，理论上a极区模拟海水的质量 减少23 g 思考2： 自发的氧化还原反应 闭合 回路 原电池 化学能 电能 离子导体 电极材料 电极反应 电子导体 还原反应 氧化反应 设计思路 16 锂离子电池 铅酸蓄电池 纽扣电池 普通电池 电池 化学电池 太阳能电池 原子能电池 电池的分类 将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变产生的热能转换成电能的装置 化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 普通锌锰干电池 锌银纽扣电池 …… 铅蓄电池 锂离子电池 银锌蓄电池 …… 氢氧燃料电池 甲醇燃料电池 …… 化学电池的分类 负极：Zn－2e- ＝ Zn2+ 正极： 总反应：Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = Zn(NH3)2Cl2 + 2MnOOH 普通锌锰干电池 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。 1. 一次电池 二、化学电源 正极材料：MnO2、石墨棒 负极材料：锌片 电解质：NH4Cl及淀粉糊状物 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnOOH + 2NH3 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电 Zn + 2OH- - 2e- ＝ Zn(OH)2 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH- 碱性锌锰干电池 1. 一次电池 二、化学电源 正极材料：MnO2、石墨棒 负极材料：锌片 电解质：KOH 负极： 正极： 总反应： Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 金属外壳 离子型 导电隔膜 Zn粉和 KOH混合物 铜针 MnO2和 KOH混合物 优点：比能量大，电压稳定，储存时间长， 适宜小电流连续放电。 负极： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极： Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH- 电池反应： Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag Zn Ag2O 锌银电池 1. 一次电池 二、化学电源 正极材料：Ag2O 负极材料：锌片 电解质：KOH ①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 类型：氢气、甲醇、烃、肼、氨、煤气燃料电池…… 燃料电池的能量转换率高。 燃料和氧化剂不断地补充； 生成物不断地排除。——绿色发电 电极： 2. 燃料电池 二、化学电源 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 e- H2 O2 H2SO4溶液 石墨棒 石墨棒 思考：分析该燃料电池的工作原理？ 正极材料上涂有棕褐色的PbO2， 负极材料是海绵状的Pb， 两极浸在H2SO4溶液中。 铅蓄电池 3. 二次电池（充电电池） 二、化学电源 优点：可重复次数最多、使用方便、性能稳定、 电流密度比较大，结构简单，价格低廉 缺点：比能量低、质量大、废弃电池污染环境 3. 二次电池（充电电池） 二、化学电源 Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 负极： 正极： 总反应： 3. 二次电池（充电电池） 二、化学电源 锂离子电池 理想的化学电源的特点： 便于携带 内阻小 质量小 反复使用 单位质量或单位体积输出的能量多 价格便宜 体积小 连续工作 寿命长 …… 30 Pb＋SO－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O $