原电池的工作原理（课件）-高二化学（人教版2019选择性必修1）

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修1第四章

化学反应与电能第一节

原电池第1课时原电池的工作原理普通干电池充电干电池钮扣电池笔记本电脑专用电池摄像机专用电池手机电池比亚迪汽车公司设计的磷酸铁锂电池：充电一小时，续航500公里。

学习

目标第1课时原电池的工作原理PART01PART02PART03以铜锌原电池为例，理解原电池的工作原理学会判断原电池的正负极掌握原电池的电极反应式和电池反应方程式的书写判断下列装置哪些属于原电池H2SO4ZnZn（1）石墨石墨H2SO4（2）H2SO4Zn石墨（3）ZnCuH2SO4（4）CuSO4ZnCu（5）C2H5OHZnCu（6）ZnCuZnSO4CuSO4（7）

负极正极外电路内电路原电池一、组成原电池的条件有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。②电解质溶液③形成闭合电路④能自发进行氧化还原反应两极，一液，一回路，自发进行的氧化还原反应分为两个半电池进行二、工作原理：氧化反应Zn-2e=Zn2+

铜锌原电池还原反应Cu2+

+2e-=Cu负极正极外电路内电路ZnCu失e-，沿导线传递，有电流产生电解质溶液阴离子阳离子电子的移动方向：负极→正极离子的移动方向：阳正阴负电子不下水离子不上岸学生实验：仪器：铜片1条、锌片1条、导线、灵敏电流计药品：1mol/LH2SO4溶液利用所给药品和仪器按照如图所示装置将两电极伸入到硫酸溶液中：1、观察两极表面现象变化；2、实验结束后，将电极从电解质溶液中取出。H2SO4溶液ZnCuA单液原电池教师演示实验：仪器：铜片1条、锌片1条、导线、数据采集器、电流传感器药品：1mol/LH2SO4溶液利用所给药品和仪器按照如图所示装置连接电路：1、观察电流数据变化；2、实验结束后，将电极从电解质溶液中取出。H2SO4溶液ZnCuA宏观现象锌片Zn-2e-=Zn2+铜片2H++2e-=H2↑电流传感器锌片表面产生气泡铜片表面产生气泡开始电流强度较大，随后减弱思考与交流：1.为什么电流会逐渐减小？2.能否阻止Cu2+在锌片表面还原？思考3：如何避免H+在锌片上得电子，提高原电池能量转化效率?思考1：

锌极上有气泡产生说明什么问题？

锌失去的电子没有完全经过导线，导致化学能转化成电能效率降低，电池寿命短。锌片不能伸入H2SO4溶液中单液原电池思考2：

H+在锌片上得电子会导致什么后果？

一部分H+直接在锌片表面得电子生成H2ZnSO4溶液

CuSO4溶液ZnCuA？改进硫酸铜

CuZnA？如何改进原电池装置？再探单液电池【交流·研讨一】H2SO4溶液ZnCuAH2SO4溶液ZnACu浸有NaCl溶液的滤纸条ZnSO4溶液【交流·研讨一】如何改进原电池装置？1.锌片可以插入什么溶液中?2.怎样能使电解质溶液连通构成原电池？科学视野溶液的导电能力与离子的迁移速率有关阴阳离子的迁移速率接近可以提高导电能力298.15K时一些离子在水溶液中的离子迁移率U(m2•S-1

•V-1)阳离子离子迁移率阴离子离子迁移率H+36.30OH-20.52K+7.62SO42-8.27Ba2+6.59Cl-7.91Na+5.19NO3-7.40Li+4.01HCO3-4.61双液—盐桥电池【实验二】【观察提示】1、电流表指针偏转情况，工作一段时间有无变化2、电解质溶液的变化3、电极表面的变化4、取出盐桥后的变化ZnCuAZnSO4溶液

CuSO4溶液内容：将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时放入盛有ZnSO4溶液和CuSO4溶液的烧杯中。双液—盐桥电池学生分组实验：仪器：铜片1条、锌片1条、导线、灵敏电流计、浸有NaCl溶液的滤纸条药品：1mol/LH2SO4溶液、ZnSO4溶液利用所给药品和仪器按照如图所示装置连接电路：1、观察电流表指针是否偏转；2、实验结束后，将电极从电解质溶液中取出。H2SO4溶液ZnCuAZnSO4溶液现象：有盐桥存在时电流表指针偏移铜片表面有铜析出锌片逐渐溶解随着时间的延续，能产生持续稳定的电流现象：有盐桥存在时电流表指针偏移铜片表面有铜析出锌片逐渐溶解随着时间的延续，能产生持续稳定的电流取出盐桥无电流产生实验结论：锌片（还原剂）在与H+（氧化剂）没有直接接触的情况下也能构成原电池，但是需要合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液。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。3.离子只出不进。教师演示实验：仪器：铜片1条、锌片1条、导线、数据采集器、电流传感器药品：1mol/LH2SO4溶液、ZnSO4溶液利用所给药品和仪器按照如图所示装置连接电路：1、观察传感器记录电流数据变化；2、实验结束后，将电极从电解质溶液中取出。H2SO4溶液ZnAZnSO4溶液Cu双液原电池现象：电流弱，但是比较稳定思考7：盐桥有什么作用？思考6：盐桥中K+和Cl-的移动方向？思考4：盐桥中有电子流过吗？不能，两溶液中SO42-浓度不变1.沟通内电路，形成闭合回路；2.提供离子，保持两溶液电中性；3.提高能量转化效率双液原电池的工作原理Zn片Cu片ZnSO4H2SO4Zn2＋H＋Cl－K＋没有思考5：两溶液中的离子能通过盐桥吗？K+向正极移动，Cl-向负极移动；K＋Cl－只出不进1、根据上述原理，为获得较长时间的稳定电流，如何将“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？A稀H2SO4锌片铜片ZnSO4ZnCuH2SO4A2、依探究实验4的原理，按以下反应设计一个原电池装置，画出装置图。

Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgAAgNO3银片铜片AgNO3AgCuCu(NO3)2A电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。3．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是(

)(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)A．Fe作正极，发生氧化反应B．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变C．负极反应：2H＋＋2e－===H2↑D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大解析:该装置是原电池。A项，在该原电池中Fe作负极，发生氧化反应；B项，工作一段时间后，左边的烧杯中会含有大量的Fe2＋，溶液的pH减小，右边烧杯中的H＋不断放电产生氢气，因此烧杯中溶液pH会逐渐增大；C项，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋；D项，工作一段时间后，左侧烧杯中由于Fe2＋不断进入溶液，根据溶液呈电中性原则，盐桥中的Cl－会进入该烧杯溶液中，则该烧杯溶液中c(Cl－)增大。D1、阳离子交换膜：只允许阳离子通过3、质子交换膜：只允许H+通过2、阴离子交换膜：只允许阴离子通过改进?增大电流呢？缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？思考8：双液原电池电流弱的原因？1.离子运动的距离长2.离子运动的通道窄3.离子容量小教师演示实验：仪器：铜片1条、锌片1条、导线、数据采集器、电流传感器、离子交换膜槽药品：1mol/LH2SO4溶液、ZnSO4溶液利用所给药品和仪器按照如图所示装置连接电路：1、观察传感器记录电流数据变化；2、实验结束后，将电极从电解质溶液中取出。隔膜原电池现象：电流强而且稳定隔膜原电池思考9：隔膜原电池中离子是如何移动的呢，离子浓度怎样变化？SO42-向负极移动，ZnSO4(aq)中c(SO42-)增大，H2SO4(aq)中c(SO42-)减小思考10：能否将隔膜原电池体积变小变薄，更接近生活中电池呢？铜电极滴有H2SO4溶液的滤纸隔膜滴有ZnSO4溶液的滤纸锌电极阴离子交换膜学生分组实验：请同学们按照右图组装原电池装置，观察电流计指针是否偏转名称单液原电池双液原电池隔膜原电池优点缺