4.1.1原电池工作原理 课件 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第一课时

原电池工作原理学习目标：1.了解原电池的工作原理并认识盐桥、离子交换膜2.掌握原电池的应用.一

原电池的工作原理

让我们一起回忆铜锌原电池的原理实验现象：锌片逐渐溶解，表面产生气泡，铜片无明显现象。实验现象：锌片上有气泡逐渐溶解，铜片表面有气泡产生。实验原理：锌片：Zn+2H+=Zn2++H2↑预测实验原理：锌片：Zn–2e-=Zn2+铜片：2H++2e-=H2↑实验现象：锌片上有气泡并逐渐溶解，铜片表面有气泡产生，电流表指针发生偏转。实验原理：电子在电路中实现了定向移动。+-Zn负极：Zn–2e-=Zn2+原电池的工作原理负极正极原电池：将化学能转化为电能的装置。电子流出(或电流流入)的一极。Cu正极：2H++2e-=H2↑电子流入(或电流流出)的一极；思考：已知导线中有电子定向移动导电，那电子能不能在溶液中自由移动？溶液中导电的微粒是什么？带正电的离子移向正极，带负电的离子移向负极锌电极为负极，Zn–2e-=Zn2+ZnCue-铜电极为正极，2H++2e-=H2↑稀H2SO4H+H+SO42-外电路：电流移动方向由正极到负极；电子移动方向由负极到正极。内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。特别注意：电子不下水，离子不上岸。总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑原电池的工作原理回忆:原电池的正、负极的特征负极：电子流出

电流流入

阴离子移向

氧化反应

较活泼的金属正极电子流入

电流流出

阳离子移向

还原反应

较不活泼的金属

1.化学反应①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、②C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，在理论上可以设计成原电池吗？理论上任何一个自发进行的放热的氧化还原反应或是某些自发的吸热的氧化还原反应均可以设计成原电池。反应①是放热反应，但不是氧化还原反应，不可以设计成原电池；反应②虽然是氧化还原反应，但该反应是非自发进行的吸热反应，不可以设计成原电池。了解铜、锌、硫酸铜原电池现象：锌片溶解，上面有红色固体析出，铜片上有新的红色固体附着写出锌片、铜片的电极式此原电池的装置中，化学能是否全部转化成了电能？如何改善？盐桥：装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的琼胶（1）琼胶：防止管中溶液流出；（2）K+和Cl-能在琼胶内自由移动；（3）离子只出不进。ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液AZn2+e-e-Cu2+Cl-K+盐桥①沟通内电路，形成闭合回路②平衡电荷，使溶液保持电中性③避免电极与电解质溶液直接反应，提高化学能转化成电能的效率。盐桥的作用：锌半电池铜半电池盐桥中除了可以盛装饱和氯化钾还可以盛装饱和硝酸钾溶液、或硝酸铵构成的。盐桥在两种溶液之间形成一个离子通道，允许离子在不受外界干扰的情况下流动，从而保持溶液电中性，避免了电极直接与电解质接触，并维持电池反应的进行单液铜锌原电池工作一段时间后，电流表示数减小是为什么呢？装上盐桥时候会怎么样？电流较大，衰减快，温度升高明显，转化效率低电流较小，电流稳定，温度基本不变，转化效率高双液盐桥原电池有哪些优点优点：增大了化学能转化为电能的功率，减小了电极极化现象稳定了电流双液原电池缺点：1.内阻大，电流弱2.盐桥需要定期更换双液原电池电流弱的原因？改进措施？①离子运动的距离长②离子运动的通道窄③离子容量小改进?增大电流呢？缩短盐桥长度，增大盐桥横截面积能否用一张薄薄的隔膜代替盐桥呢？1.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。由于固定离子基团吸引膜外的异种电荷离子，在电位差推动下透过膜体，同时排斥同种电荷的离子，拦阻它进入膜内。单液原电池双液原电池隔膜原电池隔膜原电池微型化二

原电池原理的应用1．加快氧化还原反应的进行——增大氧化还原反应的速率在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。例如：实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2时，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的溶解，使产生H2的速率增大。2.比较金属活泼性一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。但并不是绝对。三.原电池原理的应用2．(教材习题改编)把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B。此四种金属的活动性由强到弱的顺序为(

)A.A>C>D>B B．A>B>C>DC.C>A>B>D D．B>A>C>D√3．选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。回答下列问题：(1)负极材料：____；正极材料：__________；电解质溶液：___________。(2)写出电极反应式：正极：____________________；负极：______________________。铜银(或碳棒)AgNO3溶液2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋3.设计原电池(3)原电池中电子从________(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子移向________极。负负2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋ZnPtZn－2e－=Zn2＋C

2.某原电池总反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶吗？提示：不可以。因为AgNO