4.2 原电池和化学电池 第1课时 课件 -2026-2027学年高二上学期化学沪科版选择性必修1

原电池的工作原理 7 >生活中的各种化学 6820 3 纽扣电池 合 笔记本电脑电池 电源 ⊕ ⊕ 多 AA 1300mAh 1.2V 1300mAh1.2V Ni-MH ① 干电池 镍氢电池 密e轴销> 摄像机电池 手机电池 6-DZM-20 精品 0868 蓄电池 新能源汽车电池组 知识回顾 原电池 将化学能转化为电能的装置。 总反应 -------ZnSQ 1 Zn Cu 负极，氧化反应 正极，还原反应 Zn-2 Cu2++2e= Zn2+ Cu 1 I I S0生C 1 I CuSO4溶液 Zn CuSO Cu+ 原理 电子运动方向 电极 氧化 还原 产物 产物 正离子运动方向 产物 过程 失电子 得电子 负离子运动方向 电极 氧化剂 反应物 还原剂 装置 负极 电子 离子 正极 材料 导体 导体 材料 自制原电池，并驱 电极材料：Cu片、Zn 庵解质溶液： CuSO,溶 动小风扇运转。 液 自制原电池，并驱动 电极材料：Cu片、Zn 庵解质溶液： CuSO4溶液1 I iiiii. 风扇运转。 为什么小风扇不能 稳定持续运转？ 通过实验，我们发现： 1.Cu-Zn-CuS04原电池可以驱动小风扇运转，实现 了化学能向电能的转化。 2.小风扇转速随时间逐渐变小，最终停止转动。 查阅资料，我们发现： 1.小风车由直流电动机带动运转，而电动机由原电 池供电运转； 2.电动机只有达到一定的电流和电压才可运转。 自制原电池，并驱动小风扇运转 电极材料：Cu片、Zn 由此，我们并 庵解质溶液： CuSO4溶液 Cu-Zn-CuS I I 采 I I 1 1 I 1 I I I I I 为什么小风扇不能 稳定持续运转？ 断： 4原电池的电流和电压随时间逐渐衰减。 测定原电池的电压曲线 数据 电压 D0道0上0 0 09200 1 09000 集器 0.8900 2 0B900 2 08800 0 0.8900 1 08700 nR800 明点国思9月 00m.2 0.6G 原电池 传感器 任务下：探究原电池不能稳定工作的原因 【结果分析】原电池的电压和电流曲线 电流曲线 UM 电压曲线 I/mA 0.9 0.8 25 0. 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2606 100 200 300 0 100 150 200 250 300 36 原电池的电流和电压均随时间不断衰减。 任务下： 探究原电池不能稳定 【实验反思】为什么原电池的电流、。 观察电极表面现象 现象：Zn片表面有红色固体析出 工作的原因 已压随时间衰减？ 问题1：Zn 出？ 负极，氧化反应 Zn-2e- Zn2+ 问题2：Zn 表面“应不应该”有Cu析 G Zn Cu 正极，还原反应 Cu2++2e= Cu , CuSO,溶液 表面为什么还是有Cu析出？ 任务下：探究原电池不能稳定工作的原因 Zn与CuSO,溶液 直接接触 红色固体C而 在Zn电极析 Cu与Zn组成 阻碍Zn2+的迁移及原 出 若干微小的原电池 电池反应的进一步进行 Zn与CuSO,溶液 直接反应 部分化学能转 原电池能量转化 原电池电流和电压 化为热 效率降低 不断衰减 能量转化效率11.93%~19.03% 9 任务一：探究原电池 Zn与CuSO4溶液 直接接触 Zn与CuSO,溶液 直接反应 不能稳定工作的原因 原电池中溶液 温度将升高 部分化学能转 化为热 实 热成像仪 对照组 90 验组 任务：探究原电池不能稳定工作的原因 【结果分析】原电池中溶液的温度分布 ◆236℃ 024.00 女242 98e 25TC 28.6C 246C 0259C √原电池中溶液温度高于对照组溶液； √原电池中，Zn电极附近温度最高。 31.0oC 23.6C 任务二：故进原电池的装置 电子导体 负极材料 G 正极材料 Cu Zn Cu CuSO4溶液 ZnSO,溶液 离子导体 CuSO,溶液 盐桥 电极反应 电子导体 盐桥：将热的饱和KCI或NHNO,琼脂溶液放入 电极材料 离子导体 U型管中，冷却后即可得到盐桥。 12 任务二：收进原电池的装置 G Cu CuSO4溶液 单液原电池 G Zn Cu ZnSO4溶液 CuSO4溶液 双液原电池 到会 3 任务二：改进原电池的装置 【实验】测定双液原电池的电流和电压随时间的 电流曲线 测定原电池的电流曲线 编号 电流 b台日0±0图 12× 0 0 0 露 1 0.74mA 电满 其通植西 变化 电压曲线 ● 测定原电池的电压曲线 编号 电压 Uu自080图 0 1 1 2 2 。鹏a 1.02 01 12× 4 任务二：改进原电池的装置 【结果分析】双液原电池的电流和电压随时间的变化曲线 电流曲线 电压曲线 35 1.2 10 30 1.1 25 0.9 N 676 0.5 0.1 100 150 200250300350 40 50 100 150 200 250 。一单液原电池电流一●一双液原电池电流 一●一双液原电池电压●一单液原电池电压 双液原电池的电流和电压均随时间不再衰减。 能量转化效率90%以上 15 双液原电池的工作原理 G u ZnSO4溶液 CuSO4溶液 装置改变，原理不变 自发的氧化还原反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu 外电路 e e e 负极 氧化反应 还原反应 正极 Zn Zn-2e- Cu2++2e= Cu Zn Cu 正离子：Cu2+、 Zn 负离子：S0? 内电路 K ZnSO 盐桥 Cuso 溶液 KCI 溶液 16 双液原电池的工作原理 G Zn Cu Zn CI K Cu Zn2+ Cu2+ ZnSO4溶液 CuSO4溶液 盐桥的作用： 沟通内电路，形成闭合回路； 平衡电荷，使原电池持续产生电流。 17 用双液原电池驱动小风扇运转 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 通过实验，我们发现： 双液原电池无法驱动小风 扇运转！ 18 河 任务三：探究双液原电池不能驱动小风扇运转的原因并进一步改进装置 电流曲线 电压曲线 1 20 0.9 15 N 0.8 0.7 10 96 0.5 0.4 00 150 200250300350 400 0 50 100 150 200 250 ●一单液原电池电流。一双液原电池电流 ●一双液原电池电压◆一单液原电池电压 √双液原电池的电压高于单液原电池， 未达到小风扇电机 的启动电流 √但双液原电池的输出电流却远远小于单液原电池。 9 任务三：探究双液原电池不能驱动小风扇运转 问题1：为何双液原电池的输出电流这么小？ 增大了离子导体的长度 电池内阻增大 减小了离子导体的截面积 输出电流变小 问题2：如何提高双液原电池的输出电流呢？ 负极耳 正极 正极耳 隔膜 减小离 绝缘片 负极 增大离子 包装膜 玻璃片 锂离子电池 的原因并进一步改进装置 G Zn Cu ZnSO4溶液 CuSO4溶液 铜片 浸CuSO4溶液滤纸 隔膜 浸ZnSO4溶液滤纸 锌片 20 如何获得更高性能的电池？ G Cu Zn Cu 玻璃片 CuSO4溶液 ZnSO4溶液 CuSO4溶液 单液原电池 双液原电池 电极反应 原电池 工作原理 电极材料 和 离子导体 构成要素 电子导体 装改 铜片 浸CuSO4溶液滤纸 隔膜 浸ZnSO4溶液滤纸 变电池的 锌片 膜电池 22 >回望历史，探寻答案 1836年，丹尼尔电池 电池用完后， 能否充电供重复使用？ 每酸羊电他 好 SWAN 护2得格 04-48S 广品天格普电他有限女信公司 1859年，铅酸蓄电池 第一个可充电电池 5 生产成本低 稳定性好 可回收循环利用 23 >回望历史，探寻答案 SONY 每酸普电他 my first So SWAN 护导%旅脚然 广雨天格营电他有根★但公司 第一个可充电电池 不轻便 能量密度 能量密度低等 轻便，易老 镍、镉有 记忆效 THE NOBEL PRIZE IN CHEMISTRY 2019 ny John B. M.Stanley Akira Goodenough Whittingham Yoshino 高 锂：密度小（0.534gcm3) 携带 容量大（理论可达3860mAh'g1) 毒 电势低（-3.04V) 安全性、低温性能差等 24 电池V.S.未来 能量密度 Energy density 动力电池 快充性能 冷却装置 Fast charging 系统集成效率 低温性能 氢瓶 syotomam8oeg0 Low temperature performance 钠离子电池 燃料电池 电池研制过程中不同的需求和价值取向 造就了不同电池研制的选择性。 柔性可学號太阳能电池 25