【高中化学】原电池 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章

化学反应与电能第一节原电池

【回顾】1、什么是原电池？将化学能转化为电能的装置2、构成原电池的条件有哪些？一、原电池的工作原理稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu氧化反应还原反应锌片：逐渐溶解铜片：有红色物质生成负极正极SO42-e－I外电路内电路阳离子阴离子3、原电池工作原理：电子不下水离子不上岸原电池的工作原理如何改进原电池装置？-------氧化剂与还原剂不直接接触ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA？改进方法：搭建盐桥（U型管、由饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻）SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－盐桥（双液）原电池的工作原理★盐桥的作用（1）离子通道，形成闭合回路。（2）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。自主填写校本P118——原电池的工作原理现象锌片__________，铜片上________________，电流表的指针__________逐渐溶解有红色物质生成发生偏转微观探析（1）负极区：____失去电子变成______进入溶液。（2）正极区：______获得电子变成____沉积在铜片上。（3）导线上：电子由______流向______。（4）盐桥中：____移向CuSO4</m>

溶液，____移向ZnSO4</m>

溶液宏观解释负极：_________________（______反应）正极：_________________（______反应）总反应：_______________________负极正极氧化还原ZnZn2+Cu2+CuK+Cl-Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Cu+Zn2+单液原电池盐桥（双液）原电池1.两个半反应在同一区域进行，电流不稳定。2.两个半反应在不同区域进行，电流持续、稳定。相同点：氧化还原反应原理；两个电极；都能产生电流；外电路均是电子的定向移动，内电路均是离子的定向移动。不同点：【自我诊断】校本P119（1）在原电池构成的闭合回路中，电子从原电池的正极通过导线流向负极(

)×（2）原电池的正极一定是化学性质较不活泼的金属(

)×（3）锌铜原电池中电子由锌电极经过溶液流向铜电极(

)×（4）在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(

)√（5）原电池工作时，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应(

)×

√2.下列说法正确的是(

)A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属B.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原C.实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能C校本P121【学以致用】1.下列装置不能构成原电池的是()A.&2&

B.&3&

C.

D.&5&

校本P119C2.用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的KNO3饱和溶液。下列说法正确的是()A.外电路中电子由铜片流向银片B.盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替C.银片上发生的反应是Ag-e-=Ag+D.电路中每转移2mole-，正极增重108g校本P119相对原子质量；Ag——108A3.硝酸汞溶液和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞溶液和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如下图所示的实验装置，结果电流计指针发生了偏转。下列分析正确的是A.电流方向是从C1流向C2</m>

B.C1为负极，发生的反应是2I--2e-=I2C.盐桥中K+向C1电极移动D.总反应是Hg2++2I-=HgI2↓

校本P119B1、比较金属活动性强弱：例：a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，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为（

）

A．a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a二、原电池原理的应用一般原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应，较不活泼金属为正极，发生还原反应BAlMgNaOH溶液AlCu浓HNO3溶液2、比较反应速率：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小，反应速率增大

A.滴加几滴浓盐酸

B.滴加几滴浓硝酸C.滴加几滴硫酸铜溶液

D.加入少量锌粒A

A.&6&B.&7&C.&8&D.&9&A校本P1213、判断溶液或电极附近的离子浓度变化例：在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L(标况）气体，则流过导线的电子为_________mol，溶液的pH值变为_________（溶液体积变化忽略不计）依据：原电池中正、负极反应方程式及元素守恒进行判断，4、设计原电池：

理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池（1）明确两极反应（2）选择电极材料（3）选择电解质溶液（4）画装置图eg：Cu与AgNO3反应设计原电池

选项正极负极电解质溶液ABCCDC

（1）若要使该反应的反应速率增大，下列措施可行的是___（填字母）。

C

正有气泡产生

负8.4

D

三、化学电源生活中的电池（一）化学电源概述（1）化学电源的分类①一次电池：也叫做干电池，是一类放电后不可再充电的电池。②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。（2）电池优劣或是否适合某种用途的判断标准（3）化学电池回收利用的原因及意义废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。重视废旧电池的回收利用，既可以减少环境污染，又可以节约资源。【自我诊断】校本P122（1）干电池根据电解质的性质又可分为酸性电池、碱性电池和中性电池(

)√（2）具有高比能量和高比功率的电池称为高能电池(

)√（3）钠硫电池比锂硫电池的比能量高(

)×（4）废旧电池须进行集中处理的目的是防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染(

)√1.干电池(普通干电池）普通锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等（二）一次电池不可充电电极:电解液：电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O优点：便于携带，价格低总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+

缺点：使用寿命短，易泄露NH4Cl和淀粉糊Zn为负极,碳棒为正极2、干电池（碱性锌锰电池）负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-碱性锌锰电池构造示意图总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2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学以致用

提升关键能力

校本P122

D

A

D常见的可充电电池：

铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池（三）二次电池（可充电电池、蓄电池）化学能放电充电电能放电过程：原电池充电过程：电解池1、铅酸蓄电池（铅蓄电池）总反应式：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电充电1、铅酸蓄电池——放电过程：总反应式：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电充电电解液：

电极：

电极方程式

正极（PbO2）：负极（Pb）：H2SO4溶液PbO2是正极；Pb是负极PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4

增大减小铅酸蓄电池——充电过程总反应式：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-

阴极：（还原反应）阳极：（氧化反应）接电源负极接电源正极2PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+H++SO42-2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4学以致用

提升关键能力校本P1231.下列关于铅酸蓄电池的说法正确的是(

)

B总反应式：Li+MnO2=LiMnO2，负极（Li）：Li－e-==Li+正极（MnO2)：MnO2

＋e-==

MnO2-2、锂电池电极方程式

【思考】是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？【练习】锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高等优点而受到了重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是A.Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋B.Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋C.MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－===D.Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋B

正钴酸锂晶体正负石墨

B

D燃料电池是一种将燃料（如H2、CH4、乙醇）和氧化剂（如O2）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%

以上。（四）燃料电池电解液：酸或碱

电极：负极：燃料

（如氢气、烃、肼、醇、氨气、煤气等）

正极：氧气（如O2）校本P1251.(2023·成都高二期中)下列有关电池的说法错误的是(

)A.废旧电池中含有重金属、酸和碱等有害物质，不能随意丢弃B.化学电池可以将化学能全部转化为电能C.日常生活中使用的手机电池是二次电池D.燃料电池无需将燃料贮存在电池内部B1、燃料电池——氢氧燃料电池H2SO4为电解质溶液（酸性）KOH为电解质溶液（碱性）负极：正极：O2+4e-+4H+

＝2H2OO2+4e-+2H2O＝4OH-负极：正极：H2

－2e-

＝2H+2H2-4e-+4OH－＝4H2O总反应:2H2+O2

＝2H2O中性条件下？电池反应：2H2+Ｏ２

=2H2O酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-燃料电池——氢氧燃料电池固体燃料电池介质电池反应：

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O学以致用

提升关键能力校本P124

D3.(2023·绵阳高二检测)我国研制的某款新型