原电池原理课件高二上学期化学人教版选择性必修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新课导入现代生活离不开方便实用的化学电源，各种各样的化学电源都是依据原电池的原理制造的。你了解电池吗？知识回顾什么是原电池？铜锌原电池的正负极材料与反应物分别是什么？请分别书写正负极反应方程式，并标明反应类型。请描述电子的流向。请描述电流的方向。请描述离子的移动方向。锌铜原电池示意图大鹿化学工作室知识回顾CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+氧化反应负极正极阳离子阴离子SO42-发生溶解电子流向：负极

沿导线

正极电流方向：正极沿导线负极外电路：内电路：阴离子负极阳离子正极外电路内电路2H++2e－=H2↑负氧正还正正负负原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑注意：电子不下水，离子不上岸还原反应产生气泡知识回顾构成原电池的条件：（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路外电路：导线作电子导体内电路：电解质溶液作离子导体知识回顾原电池的正负极判断：电极材料活泼金属氧化反应质量减少阴离子移向不活泼金属或导电非金属还原反应电子流向（得）电极增重阳离子移向负极正极电子流出（失）电极反应电子流向电极现象离子移向思考与讨论通过必修二的学习，我们已经知道，将锌片、铜片置于稀硫酸中并以导线连接起来组成原电池，可以获得电流。锌铜原电池示意图由于这种原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，如锌与其接触的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减(Zn+2H+=Zn2++H2↑)思考与讨论问题：锌与其接触的稀硫酸发生反应，致使该装置能量转化率低如何解决锌与硫酸直接接触的问题，从而达到优化这种电池的效果呢？思考与讨论单液双液还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触解决问题的关键：两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路思考：这个装置能产生电流吗？该如何解决？加一个合适的“桥梁”沟通两种电解质溶液思考与讨论盐桥：一种凝胶态的离子导体盐桥中通常装有:含KCl饱和溶液的琼脂，

K+和Cl-可在其中自由移动，当倒置放入两烧杯中时，盐桥中的离子迁移进入两侧电解质溶液，联通了两侧电解质溶液，从而形成闭合回路。琼脂的作用：固定作用，防止KCl溶液直接流出思考与讨论Cl-K+Zn2+Cu2+e-e-e-e-还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触解决问题的关键：学习任务一

双液电池实验探究Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu电流表盐桥图4-1锌铜原电池示意图

如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。【实验4-1】学习任务一

双液电池插入盐桥时电流表指针发生偏转，且电流稳定。取出盐桥，电流表指针回零。实验现象1.盐桥的作用Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu电流表盐桥图4-1锌铜原电池示意图

①连接两个半电池，形成闭合回路；

②传导离子，平衡电荷，保持溶液的电中性；

③避免还原剂与氧化剂直接接触，减少电流衰减，放电更持久，提高电池的工作效率。学习任务一

双液电池2.双液原电池工作原理课本P97

思考与讨论K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋Cu负极正极含负极对应金属离子的盐溶液

含正极对应金属离子的盐溶液

总反应：Zn+

Cu2+＝Cu

+Zn2+K+

向正极移动Cl−

向负极移动负极(氧化反应)：Zn−2e−=Zn2+

正极(还原反应)：Cu2+

+2e−

=

Cu学习任务一

双液电池思考与讨论电池工作时，装置中各物质或材料的作用是什么？Ae-ZnSO4溶液CuSO4溶液+ZnCu电流表盐桥图4-1锌铜原电池示意图电极材料电极反应物电极材料电极反应物离子导体离子导体离子导体电子导体双液原电池解决了电池自损耗的问题优点：电流稳定

不足：电流小引入盐桥后内阻变大如何改进？知识拓展——隔膜原电池2.高中阶段三种常见的离子交换膜：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1.隔膜：将电池的正负极材料隔开，防止两极接触发生短路（不同的膜形成不同的离子通道）。学习任务二

原电池的应用1.加快化学反应速率

①原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。②举例：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Cu-Zn原电池，加快产生H2的速率。学习任务二

原电池的应用2.比较金属的活动性强弱

①原理：一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极强于正极。②例子：

正例：

反例：学习任务二

原电池的应用有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置

部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是___________。d＞a＞b＞c学习任务二

原电池的应用3.设计原电池

①原理：理论上，自发的放热的氧化还原反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。将氧化还原反应:2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计成带盐桥的原电池。定反应拆两半找材料化合价降低的物质作电解质溶液闭合回路画装置图负Cu－2e－=Cu2＋正2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋化合价升高的物质作负极：铜；活泼性弱的作正极材料学习任务三

原电池电极反应式书写四步法——电极反应式书写方法：判找标配准确找出电极反应物和电极产物准确判断电池的正、负极根据有关元素化合价变化标出电子得失数目根据环境配平电荷，最后根据原子个数配平电极反应式学习任务三

原电池电极反应式书写Mg

AlNaOH溶液A(－)(＋)

[练习1]请写出右边原电池的电极反应式。四步法负

极：

Al

＝[Al(OH)4]-一步：判断正负极

二步：三步：四步：Al

－3e－

＝[Al(OH)4]-Al－3e－

+4OH-

＝[Al(OH)4]-正

极：

2H2O＋2e－＝2OH-＋H2↑总反应：2Al+6H2O

+2OH－=2[Al(OH)4]-+3H2↑×2×3学习任务三

原电池电极反应式书写判断正负极写出总反应式及电极反应式【例题】负极(铜)：Cu-2e-=Cu2+正极(银)：2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2++2AgCuAgAgNO3CFeCuSO4正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu负极(铁)：Fe

－2e－

=Fe2+

Fe＋Cu2+＝Fe2＋＋Cu作差法课堂小结一、原电池工作原理

盐桥作用：1、连通电路2、平衡电荷缺点：电流不稳定优点：电流稳定缺点：电流小优点：电流大且稳定二、应用思维模型分析或设计原电池三、电极反应式的书写当堂检测1.(安徽高考题)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2

mol

电子，理论上有

1

molZn