4.1.1原电池的工作原理课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节原电池

人教版选择性必修1第四章化学反应与电能第1课时原电池的工作原理

原电池的工作原理，电极反应式的书写【学习目标】1、证据推理与模型认知：通过原电池实验，认识电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电池构成的四个基本要素2、变化与守恒的思想：能运用原电池思维模型分析其工作原理，能用电极反应表示其中发生的化学反应3、责任意识和创新精神：了解化学电源的发展史，认识科学探索无止境；能从物质变化和守恒的角度分析新型电池的研发和利用【重点难点】【知识回顾】什么是原电池？构成原电池需要哪些条件？把化学能转化成电能的装置反应自发的氧化还原反应电极材料离子导体电子导体两个能导电的电极电解质溶液或熔融电解质导线、电极等四个基本要素一、单液原电池Cu-H2SO4(aq)-Zn原电池（必修）e-e-正极负极外电路内电路H+H+锌片：Zn－2e-=Zn2+铜片：2H+＋2e-=H2↑氧化反应还原反应电子流向：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＋2H+

=Zn2+＋H2↑电流方向：正极→负极建构原电池认知模型失电子场所

（负极）

电子导体

离子导体得电子场所

（正极）装置维度电极反应物微观过程电极产物锌片

导线

电解质溶液铜片

还原剂氧化产物氧化剂还原产物失电子得电子阳离子移向

阴离子移向

电子移动方向电流移动方向原理维度【思考】写出Cu-CuSO4(aq)-Zn原电池的总反应方程式、电极反应式，标出电子流向和离子迁移方向，并预测能观察到的现象。e-Zn2+Zn+

Cu2+=

Cu

+Zn2+电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+

正极：Cu2++2e-=Cu总反应

数字化传感器电流：A单液原电池电流衰减明显Zn片Cu片【问题讨论】1、电流出现衰减的原因是什么？锌失去的电子没有完全经过导线，电能转化效率降低，电流衰减。

2、如何避免Cu2+在锌片上得电子，提高电能转化效率?锌片与Cu2+不直接接触。【思考】负极区域应该用什么电解质溶液呢？A、CuSO4溶液

B、ZnSO4溶液

二、双液原电池单液原电池双液原电池盐桥：通常是将浸泡了饱和KCl溶液的琼胶装在U型管中。特点：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。【思考讨论】1、锌铜原电池可以看作由两个半电池组成，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应。试着写出两个电极上的反应，结合实验现象分析盐桥的作用。负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）负极正极Cl-K+盐桥的作用①将两个半电池完全隔开，使原电池能持续、稳定的产生电流并有利于最大限度地将化学能转化为电能。②平衡电解质溶液中的电荷，起导电作用，构成闭合回路。

数字化传感器电流：0.007A双液原电池电流较小，电流稳定电流：A单液原电池电流衰减明显【思考讨论】2、双液原电池电流小的原因是什么？①离子运动的距离长，长度L大②离子运动的通道窄，横截面积S小I=U/RR=ρL/S改进?增大电流？CuSO4溶液缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积三、隔膜电池离子交换膜：是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。只允许阳离子通过只允许H+通过只允许阴离子通过总结名称单液原电池双液原电池隔膜原电池优点缺点电流强1、电流容易衰减2、氧化剂与还原剂直接接触，不工作也会发生反应内阻大，电流弱避免氧化剂与还原剂直接接触，寿命长1、氧化剂与还原剂不直接接触，寿命长2、内阻小，电流强已经能够实用化【巩固训练】1、如下图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(

)A、外电路的电流方向为：X→外电路→YB、若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC、若两电极都是金属，则它们的活动性为X>YD、X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应C2、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．②③ C．②④ D．③④C3、高密度储能电池锌溴电池如图所示，总反应为Zn+Br2=ZnBr2。下列说法错误的是（）A、电极M为正极B、负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+C、随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小D、每转移2mole-，理论上有1molZn2+通过离子交换膜C4、一个完整的氧化还原反应可以拆分，写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如氧化还原反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2

+CuCl2。（1）可以写成氧化反应：________________还原反应：______________（2）请将此反应设计成带盐桥的原电池，画出装置图盐桥CuFeCl3溶液ACuCl2溶液电流计CCu－2e－＝Cu2+2Fe3++2e－＝2Fe2+5、书写电极反应式（1）Al-H2SO4(aq)-Mg（2）Al-NaOH(aq)-Mg总反应：离子方程式：负极：正极：总反应：离子方程式：负极：正极：Mg+

H2SO4

=

MgSO4

+

H2↑Mg+2H+

=

Mg2+

+

H2↑Mg－2e_

=Mg2+

2H++2e_

=H2↑2Al

+

2NaOH

+

2H2O

=

2NaAlO2

+

3H2↑2Al

+

2OH－+

2H2O

=

2AlO2－

+

3H2↑2Al+8OH_

－6e_

=2AlO2_

+4H2O6H2O+6e_

=6OH_+

3H2↑（3）Al-稀HNO3(aq)-Cu（4）Al-浓HNO3(aq)-Cu总反应：离子方程式：负极：正极：总反应：离子方程式：负极：正极：Al+4HNO3(稀)=Al(NO3)3+NO↑+2H2OAl+4H++

NO3－=Al3+

+NO↑+2H2OAl－3e_

=Al3+4H++

NO3－

+3e_=NO↑+2H2OCu+4H++

2N