【高中化學(xué)】原電池 課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第一節(jié)原電池

【回顧】1、什么是原電池？將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置2、構(gòu)成原電池的條件有哪些？一、原電池的工作原理稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+－+Zn－2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu氧化反應(yīng)還原反應(yīng)鋅片：逐漸溶解銅片：有紅色物質(zhì)生成負(fù)極正極SO42-e－I外電路內(nèi)電路陽離子陰離子3、原電池工作原理：電子不下水離子不上岸原電池的工作原理如何改進(jìn)原電池裝置？-------氧化劑與還原劑不直接接觸ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA？改進(jìn)方法：搭建鹽橋（U型管、由飽和KCl溶液和瓊脂制成的膠凍）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－鹽橋（雙液）原電池的工作原理★鹽橋的作用（1）離子通道，形成閉合回路。（2）避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減。自主填寫校本P118——原電池的工作原理現(xiàn)象鋅片__________，銅片上________________，電流表的指針__________逐漸溶解有紅色物質(zhì)生成發(fā)生偏轉(zhuǎn)微觀探析（1）負(fù)極區(qū)：____失去電子變成______進(jìn)入溶液。（2）正極區(qū)：______獲得電子變成____沉積在銅片上。（3）導(dǎo)線上：電子由______流向______。（4）鹽橋中：____移向CuSO4</m>

溶液，____移向ZnSO4</m>

溶液宏觀解釋負(fù)極：_________________（______反應(yīng)）正極：_________________（______反應(yīng)）總反應(yīng)：_______________________負(fù)極正極氧化還原ZnZn2+Cu2+CuK+Cl-Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=CuZn+Cu2+=Cu+Zn2+單液原電池鹽橋（雙液）原電池1.兩個(gè)半反應(yīng)在同一區(qū)域進(jìn)行，電流不穩(wěn)定。2.兩個(gè)半反應(yīng)在不同區(qū)域進(jìn)行，電流持續(xù)、穩(wěn)定。相同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)原理；兩個(gè)電極；都能產(chǎn)生電流；外電路均是電子的定向移動(dòng)，內(nèi)電路均是離子的定向移動(dòng)。不同點(diǎn)：【自我診斷】校本P119（1）在原電池構(gòu)成的閉合回路中，電子從原電池的正極通過導(dǎo)線流向負(fù)極(

)×（2）原電池的正極一定是化學(xué)性質(zhì)較不活潑的金屬(

)×（3）鋅銅原電池中電子由鋅電極經(jīng)過溶液流向銅電極(

)×（4）在原電池中陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極(

)√（5）原電池工作時(shí)，正極上發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)(

)×

√2.下列說法正確的是(

)A.構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬B.在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原C.實(shí)驗(yàn)室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀硫酸反應(yīng)D.原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能C校本P121【學(xué)以致用】1.下列裝置不能構(gòu)成原電池的是()A.&2&

B.&3&

C.

D.&5&

校本P119C2.用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的一個(gè)原電池，其中鹽橋里裝有含瓊膠的KNO3飽和溶液。下列說法正確的是()A.外電路中電子由銅片流向銀片B.鹽橋可以用裝有含瓊膠的KCl飽和溶液代替C.銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag-e-=Ag+D.電路中每轉(zhuǎn)移2mole-，正極增重108g校本P119相對原子質(zhì)量；Ag——108A3.硝酸汞溶液和碘化鉀溶液混合后會(huì)生成紅色的碘化汞沉淀，為了探究硝酸汞溶液和碘化鉀溶液之間能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)，研究人員設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)果電流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。下列分析正確的是A.電流方向是從C1流向C2</m>

B.C1為負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)是2I--2e-=I2C.鹽橋中K+向C1電極移動(dòng)D.總反應(yīng)是Hg2++2I-=HgI2↓

校本P119B1、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱：例：a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?/p>

）

A．a(chǎn)>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a二、原電池原理的應(yīng)用一般原電池中，活潑金屬為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑金屬為正極，發(fā)生還原反應(yīng)BAlMgNaOH溶液AlCu濃HNO3溶液2、比較反應(yīng)速率：原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互干擾減小，反應(yīng)速率增大

A.滴加幾滴濃鹽酸

B.滴加幾滴濃硝酸C.滴加幾滴硫酸銅溶液

D.加入少量鋅粒A

A.&6&B.&7&C.&8&D.&9&A校本P1213、判斷溶液或電極附近的離子濃度變化例：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到0.168L(標(biāo)況）氣體，則流過導(dǎo)線的電子為_________mol，溶液的pH值變?yōu)開________（溶液體積變化忽略不計(jì)）依據(jù)：原電池中正、負(fù)極反應(yīng)方程式及元素守恒進(jìn)行判斷，4、設(shè)計(jì)原電池：

理論上，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池（1）明確兩極反應(yīng)（2）選擇電極材料（3）選擇電解質(zhì)溶液（4）畫裝置圖eg：Cu與AgNO3反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池

選項(xiàng)正極負(fù)極電解質(zhì)溶液ABCCDC

（1）若要使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，下列措施可行的是___（填字母）。

C

正有氣泡產(chǎn)生

負(fù)8.4

D

三、化學(xué)電源生活中的電池（一）化學(xué)電源概述（1）化學(xué)電源的分類①一次電池：也叫做干電池，是一類放電后不可再充電的電池。②二次電池：又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。③燃料電池：一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。（2）電池優(yōu)劣或是否適合某種用途的判斷標(biāo)準(zhǔn)（3）化學(xué)電池回收利用的原因及意義廢舊電池中常含有重金屬、酸和堿等物質(zhì)，如果隨意丟棄，會(huì)對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危害。重視廢舊電池的回收利用，既可以減少環(huán)境污染，又可以節(jié)約資源?！咀晕以\斷】校本P122（1）干電池根據(jù)電解質(zhì)的性質(zhì)又可分為酸性電池、堿性電池和中性電池(

)√（2）具有高比能量和高比功率的電池稱為高能電池(

)√（3）鈉硫電池比鋰硫電池的比能量高(

)×（4）廢舊電池須進(jìn)行集中處理的目的是防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染(

)√1.干電池(普通干電池）普通鋅錳干電池、鋅銀電池（鈕扣電池）等（二）一次電池不可充電電極:電解液：電極方程式：負(fù)極(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正極(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O優(yōu)點(diǎn)：便于攜帶，價(jià)格低總反應(yīng):Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+

缺點(diǎn)：使用壽命短，易泄露NH4Cl和淀粉糊Zn為負(fù)極,碳棒為正極2、干電池（堿性鋅錳電池）負(fù)極：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2缺點(diǎn)：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價(jià)格較貴優(yōu)點(diǎn)：

比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電學(xué)以致用

提升關(guān)鍵能力

校本P122

D

A

D常見的可充電電池：

鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池（三）二次電池（可充電電池、蓄電池）化學(xué)能放電充電電能放電過程：原電池充電過程：電解池1、鉛酸蓄電池（鉛蓄電池）總反應(yīng)式：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放電充電1、鉛酸蓄電池——放電過程：總反應(yīng)式：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放電充電電解液：

電極：

電極方程式

正極（PbO2）：負(fù)極（Pb）：H2SO4溶液PbO2是正極；Pb是負(fù)極PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4

增大減小鉛酸蓄電池——充電過程總反應(yīng)式：PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-

陰極：（還原反應(yīng)）陽極：（氧化反應(yīng)）接電源負(fù)極接電源正極2PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+H++SO42-2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4學(xué)以致用

提升關(guān)鍵能力校本P1231.下列關(guān)于鉛酸蓄電池的說法正確的是(

)

B總反應(yīng)式：Li+MnO2=LiMnO2，負(fù)極（Li）：Li－e-==Li+正極（MnO2)：MnO2

＋e-==

MnO2-2、鋰電池電極方程式

【思考】是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑？【練習(xí)】鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高等優(yōu)點(diǎn)而受到了重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)為Li＋MnO2===LiMnO2，下列說法正確的是A.Li是正極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋B.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋C.MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－===D.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－2e－===Li2＋B

正鈷酸鋰晶體正負(fù)石墨

B

D燃料電池是一種將燃料（如H2、CH4、乙醇）和氧化劑（如O2）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%

以上。（四）燃料電池電解液：酸或堿

電極：負(fù)極：燃料

（如氫氣、烴、肼、醇、氨氣、煤氣等）

正極：氧氣（如O2）校本P1251.(2023·成都高二期中)下列有關(guān)電池的說法錯(cuò)誤的是(

)A.廢舊電池中含有重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，不能隨意丟棄B.化學(xué)電池可以將化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.日常生活中使用的手機(jī)電池是二次電池D.燃料電池?zé)o需將燃料貯存在電池內(nèi)部B1、燃料電池——?dú)溲跞剂想姵豀2SO4為電解質(zhì)溶液（酸性）KOH為電解質(zhì)溶液（堿性）負(fù)極：正極：O2+4e-+4H+

＝2H2OO2+4e-+2H2O＝4OH-負(fù)極：正極：H2

－2e-

＝2H+2H2-4e-+4OH－＝4H2O總反應(yīng):2H2+O2

＝2H2O中性條件下？電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２

=2H2O酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

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

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-燃料電池——?dú)溲跞剂想姵毓腆w燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O學(xué)以致用

提升關(guān)鍵能力校本P124

D3.(2023·綿陽高二檢測)我國研制的某款新型