4.1.1原電池的工作原理 課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

普通干電池充電干電池鈕扣電池筆記本電腦專(zhuān)用電池?cái)z像機(jī)專(zhuān)用電池手機(jī)電池新課導(dǎo)入

第一節(jié)原電池

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第一課時(shí)原電池的工作原理再探單液原電池原電池的工作原理原電池1.概念：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置2.本質(zhì)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。知識(shí)回顧

3.構(gòu)成要素AZnCuSO42－H+H+正極負(fù)極e－電極反應(yīng)電極材料離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體理論上，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池。①兩個(gè)活潑性不同的電極。②具有電解質(zhì)溶液。③形成閉合回路。CuZn---Zn2+H+H+2H++2e－=H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極正極SO42-發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡原電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑工作原理宏觀(guān)微觀(guān)知識(shí)回顧C(jī)uZn---Zn2+H+H+負(fù)極正極陽(yáng)離子陰離子SO42-電子流向：負(fù)極

沿導(dǎo)線(xiàn)

正極電流方向：正極沿導(dǎo)線(xiàn)負(fù)極外電路內(nèi)電路陰離子負(fù)極陽(yáng)離子正極外電路內(nèi)電路e－I電子不下水，離子不上岸工作原理知識(shí)回顧原電池正、負(fù)極的判斷方法電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料活潑性較強(qiáng)的金屬活潑性較弱的金屬電子流向流出電子的一極流入電子的一極反應(yīng)類(lèi)型發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)離子流向陰離子移向的一極陽(yáng)離子移向的一極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶解的一極增重或有氣泡放出知識(shí)回顧電流流向電流流入的一極電流流出的一極注意：利用金屬的活潑性判斷原電池的正負(fù)極，一般是較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。①M(fèi)g-Al用導(dǎo)線(xiàn)連接插入NaOH溶液中，則Al作負(fù)極，Mg作正極。②Cu-Al用導(dǎo)線(xiàn)連接插濃HNO3中，則Cu作負(fù)極，Al作正極。NaOH

AlMgA

AlCuA濃HNO3知識(shí)回顧

如下圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對(duì)此裝置的下列說(shuō)法正確的是(

)A.外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→YB.若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為ZnC.若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性為X>YD.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)C對(duì)點(diǎn)練習(xí)Cu-CuSO4(aq)-Zn原電池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①電流表指針偏轉(zhuǎn)。②鋅片和銅片上均有紅色固體生成。③溶液溫度升高。④一段時(shí)間后，電流會(huì)逐漸減小。？？？單液的銅鋅原電池單液原電池的缺點(diǎn)：①鋅與CuSO4溶液直接接觸，發(fā)生置換反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能，造成能量損耗。②工作時(shí)，鋅片上也有銅析出，原電池的電動(dòng)勢(shì)很快降低，電壓不穩(wěn)定怎樣改進(jìn)原電池裝置，獲得穩(wěn)定的電流？單液的銅鋅原電池改進(jìn)方法：將鋅與硫酸銅溶液分開(kāi)改進(jìn)CuSO4溶液ZnSO4溶液CuSO4溶液鹽橋雙液原電池雙液原電池雙液原電池鹽橋一種凝膠態(tài)的離子導(dǎo)體鹽橋中通常裝有:含KCl飽和溶液的瓊脂，

K+和Cl-可在其中自由移動(dòng)。雙液原電池雙液原電池

實(shí)驗(yàn)4-1有鹽橋存在時(shí)，電流表指針偏轉(zhuǎn)取出鹽橋，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA隨著時(shí)間的延續(xù)，能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流

有鹽橋存在為什么能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流？雙液原電池由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+幾乎完全變成Cu。

在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。取出鹽橋，Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+變?yōu)镃u，使得SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。雙液原電池

解決了電池自放電的損耗問(wèn)題，

提高了能量轉(zhuǎn)化率,

增加了原電池的使用壽命。雙液原電池鹽橋的作用(1)使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸（離子通路）(2)平衡電荷(離子庫(kù)，可以源源不斷的供

給需要的離子)雙液原電池的工作原理雙液原電池半電池正極半電池構(gòu)成原電池由兩個(gè)半電池組成；半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)；半電池又叫電極負(fù)極半電池如：Zn2+/Zn如：Cu2+/Cu由金屬電極和相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子電解質(zhì)溶液組成由發(fā)生還原反應(yīng)的離子(可溶性)電解質(zhì)溶液組成半電池e－CuCuSO4溶液ZnZnSO4溶液A－+電流計(jì)雙液原電池工作原理負(fù)極：Zn（氧化反應(yīng)）電極反應(yīng)：Zn－

2e=Zn2＋電子流出，電流流入陰離子移向正極：Cu（還原反應(yīng)）電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu電子流入，電流流出陽(yáng)離子移向K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋Cu雙液原電池工作原理e－【打破思維定勢(shì)】氧化劑和還原劑不直接接觸也能發(fā)生反應(yīng)。ZnSO4CuSO4Zn+Cu2+=Zn2++Cu總反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定不足：電流小引入鹽橋后內(nèi)阻變大雙液原電池的改進(jìn)[資料]高中階段三種常見(jiàn)的離子交換膜：1、陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)3、質(zhì)子交換膜：只允許H＋通過(guò)2、陰離子交換膜：只允許陰離子通過(guò)陰離子交換膜雙液原電池的改進(jìn)1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池。原電池的應(yīng)用2.形成原電池加快化學(xué)反應(yīng)速率，如Zn與稀H2SO4溶液反應(yīng)生成H2，加入少量CuSO4能加快反應(yīng)速率。

或者用粗鋅與稀H2SO4反應(yīng)可加快生成氫氣的速率。3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較。電解質(zhì)溶液選擇與電極材料有相同離子的溶液。以2Fe3++Fe=3Fe2+為原電池反應(yīng)，設(shè)計(jì)鹽橋原電池Fe負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：2Fe3++2e-=2Fe2+C負(fù)極區(qū)正極區(qū)FeCl3每個(gè)半電池中的電極與電解質(zhì)溶液互不反應(yīng)AFeCl2鹽橋?qū)c(diǎn)練習(xí)原電池的工作原理

用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成