人教版（2019）高中化学选择性必修一 4.1 原电池的工作原理 课件(共18张PPT)

(共18张PPT)
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　
将化学能转化为电能的电池也称化学电源。原电池是各种化学电源的雏形。
1、概念：把_______能转化为____能的装置。
3、构成要素：
①有两个活泼性不同的电极。
②有电解质溶液或熔融电解质。
③能形成闭合回路。
A
2、本质：
自发进行的氧化还原反应。
两根棒一桶水
原 电 池
化学
电
稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4
A B C D
A
A
A
A
A
A
Zn Cu
Fe C(石墨)
Zn Cu
Zn Zn
Fe Cu
Si C(石墨)
Zn Cu
A
稀H2SO4 酒精 NaCl溶液 稀H2SO4
E F G H
例1、下列装置中，能组成原电池的是( )
ABCH
Zn Cu
Zn
A
Cu
Cu2＋
Zn2+
e-
Zn
Cu2＋
Cu
SO42－
SO42－
内电路：阳（正）离子移向正极，阴（负）离子移向负极。
外电路：电子由负极经导线流向正极
Cu2＋
SO42－
e-
负极
正极
Zn - 2e- = Zn2+
Cu2+ + 2e- = Cu
发生氧化反应
发生还原反应
CuSO4
溶液
Zn
电子不下水
离子不上岸
一、单液原电池原理
请分析“锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减”的原因。
观点1
现象 原因
锌片表面附着红色固体
电流逐渐衰减
观点2
现象 原因
锌片表面附着红色固体
电流逐渐衰减 转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减
Zn与Cu2+直接接触发生反应
转移的电子没有经过导线，电流逐渐衰减
Zn片、附着在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原电池，促进了Cu在锌片表面析出。
实
验
现
象
①电流表指针偏转。
②锌片和铜片上均有红色固体生成。
④溶液温度升高。
③一段时间后，电流会逐渐减小。
数字实验探究——单液锌铜原电池
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
Zn
Cu
？
改进
电解质溶液
A
提出问题：
1、两个烧杯中分别盛放什么试剂？
2、如何构成闭合回路？
Cu
Zn
CuSO4溶液
A
单液原电池改进
电流不稳定
缺点：
K＋
Cl-
e-
Zn2+
Zn
Cu2＋
Cu
二、双液原电池原理
Zn - 2e- = Zn2+
Cu + 2e- = Cu
发生氧化反应
发生还原反应
负极
正极
通常是装有含琼胶的KCl 饱和溶液。盐桥中的K＋、Cl－是可以自由移动，琼胶的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来。
盐桥的作用：
1、使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。(离子通路）
2、平衡电荷。（离子库，可以源源不断的供给需要的离子）
盐桥
双液原电池解决了电池自损耗的问题。
电流较大
衰减快
转化效率低
电流较小
电流稳定
转化效率高
数字实验探究——单、双液原电池的优缺点
双液原电池改进
引入盐桥后内阻变大
原因：
改进
增大电流呢？
缩短盐桥的长度
增大盐桥的横截面积
用膜来代替盐桥
电流太小
缺点：
膜电池模型
微电池
三、隔膜型原电池及原理
高中常见的三种离子交换膜
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
Cu
Zn
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
交换膜
原电池工作原理示意图
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
发生氧化反应
发生还原反应
－
＋
电流表
隔膜或盐桥
负极
正极
A
e-
e-
电子导体
离子导体
负极
发生氧化反应
还原剂
正极
发生还原反应
氧化剂
原 电 池
一、单液原电池
二、双液原电池及其工作原理
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
三、隔膜型原电池及其工作原理
四、原电池装置的模型改进
练习1、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有含KCl饱和溶液的琼胶）构成一个原电池（如下图）。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)
①在外电路中,电子由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag++e- = Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应
与该原电池反应相同
A.只有①② B.①②④ C.只有②③ D.①③④
B
练习2、锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ）
C
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-)减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
A
e-
H2
O2
Pt
-
Pt
+
质子交换膜
电解质
溶液
负极室
正极室
活动一、分析氢氧燃料电池工作原理示意图