1.2.1 原电池的工作原理 课件(共34张PPT) 高中化学苏科版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 1.2.1 原电池的工作原理 课件(共34张PPT) 高中化学苏科版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 17.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-18 13:44:59 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
1.2.1 原电池的工作原理 P15
第二单元 化学能与电能的转化
化学能 ————→ 热能
易储存，便携
还可以转化为其他什么能量呢？
化学能 ——→ 光能
那怎么携带电能呢？
化学能 ——→ 电能
原电池
1.从宏观和微观的角度，深入理解原电池的工作原理，学会设计双液原电池。
2.认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能尝试理解将双液原电池发展为具有实用性的隔膜原电池的探究思路过程。
核心素养发展目标
知识回顾
原电池定义：
自发进行的氧化还原反应，“两极一液成回路”。
负极
正极
外电路
内电路
把化学能转化为电能的装置
电子走导线，电子导体
离子走水路，离子导体
物理学定义：电流流出极为正极，电流流入极为负极（电流与电子流向相反）
电子导体与离子导体沟通，形成回路
知识回顾
(1)构成条件：提示“从化学反应特点及其他因素的角度”
原电池定义：
把化学能转化为电能的装置
① 自发（无需外界做功）进行的氧化还原（有电子转移）反应（首要条件）
② 活动性不同的两导体作电极材料（电子导体）：
a.活动性不同的金属或非金属导体（如Fe—Cu、Fe—石墨等）
b.两相同的导体（如Pt—Pt、石墨—石墨）可以吸附物质（用于燃料电池）
③ 有电解质溶液（作为离子导体）；
④ 形成闭合回路：导线连接电极、两电极接触
【注意】a、b的区别在于电极材料是否要参加反应；
若电极材料参加反应则两极材料活动性差异越大，电势差越大。
负极
正极
失e－
氧化反应
得e－
还原反应
离子流向:
电子流向:
电流：
较活泼金属
不活泼金属或石墨
口诀：电子不下水，离子不上岸
Zn - 2e- = Zn2+ 负极：氧化反应，价升高，失电子
正极：还原反应，价降低，得电子
Cu2+ + 2e- = Cu
外电路：正极到负极（逆时针）
内电路：负极到正极（顺时针）
总的方程式：Cu2+ +Zn = Zn2+ + Cu
阳离子→溶液→正极
阴离子→溶液→负极
负极→导线→正极
知识回顾
离子的移动方向：
阳 →正 阴→ 负
电子的移动方向：
负极→正极
(2)原电池工作原理
反应过程中的电流是这样形成的（闭合回路+电子定向移动）：
1. 在锌片（负极）上，锌失去电子形成锌离子（Zn2+）进入溶液 ：Zn - 2e- =Zn2+。电子经锌电极流向导线。
2. 从锌电极流出的电子经导线通过电流计流入铜电极。
3. 在铜片（正极）上，流入铜电极的电子使溶液中的氢离子还原成氢气 ：2H++ 2e-= H2 ↑。
4. 铜电极附近溶液中的氢离子减少，电解质溶液中的阳离子向铜电极附近发生定向迁移，使电极和溶液形成电流回路。
电子定向移动
闭合回路
原电池：将化学能转化为电能的装置
Q1：电极和电极材料一样吗？
Q2：活泼金属一定做负极吗？
电极=电极材料+与电极材料接触的电解质溶液
尝试写出两者的电极反应
即时训练
D
B
H2SO4：
Fe/Cu；Fe/Pt
Fe2(SO4)3:
Fe/Cu；Fe/Pt；Cu/Pt
寻找自发的氧化还原反应
探究实验——单液原电池
单液原电池中，锌片与硫酸铜直接接触反应，你认为这样做存在哪些能量转化？
化学能→电能
化学能→热能（耗散、损失），电池自放电
单液原电池中，锌片与硫酸铜直接接触反应，你认为带来什么物质变化，会有什么后果？
Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu
Cu片附着于Zn上，使得Zn与Cu2+接触面积减小，电压不稳定，电流会衰减
所以，单液原电池产生以上的问题的原因在于？
氧化反应与还原反应没有分开！
知识回顾
1、单液原电池的缺点
电极材料与电解质溶液发生反应，电池自放电
化学能有一部分转化为热能，产生能量损耗
以上问题的产生在于氧化还原反应没有分开
2、双液原电池——将氧化反应与还原反应分开
电极材料与电解质溶液发生反应，铜附着于锌，电势差减小，电流减小
但是，此状态下无电流产生
如何将氧化反应与还原反应分开？
提出模型——双液原电池：Zn不直接接触CuSO4
为什么没有电流产生？电流是怎样产生的？
电流的产生：自由电荷的定向移动
电子
电势差
电场力的驱动自由电荷的运动
你认为无电流产生，缺少的条件是什么？
I=U/R
没有形成电势差，电子无法定向移动
怎样让电子定向移动？
形成电势差
构成闭合回路
提出模型——双液原电池：Zn不直接接触CuSO4
关键
浸透KNO3溶液的棉条
实验室中把这样的装置称为”盐桥“
实验室常用盐桥
盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液
盐桥：装有含琼脂的KCl或KNO3的饱和溶液。（类似“果冻”）
盐桥中的K＋、NO3－是可以自由移动，琼脂的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来
讨论——讲解
盐桥原电池 模型搭建
Zn做负极，Cu做正极。在电场力的作用下，盐桥中的K+向正极迁移，NO3-向负极迁移，盐桥作为离子导体，形成闭合回路，产生电势差，使电子重新在导线上发生定向移动，产生电流。
讨论交流
思考二：盐桥中K+和NO3-的移动方向？
思考一：盐桥中有电子流过吗？
没有
K+向正极移动；NO3-向负极移动。
电子不下水、离子不上岸
离子流向：— — + +
讨论交流
思考三：盐桥的三个主要作用
2. 提供离子，平衡电解质溶液中的电荷，保持电解质溶液的电中性；
因为Zn比Cu更易失电子，Zn倾向于失电子生成Zn2+，故Zn棒周围将聚集Zn2+，导致ZnSO4溶液中的Zn2+增多（即溶液中正电荷将积累）。Cu2+倾向于得电子形成Cu，故CuSO4溶液中的Cu2+将减少（即溶液中负电荷将积累）。盐桥中的K+可以定向移动到正极，以平衡负电荷的积累，盐桥中的NO3-可以定向移动到负极，以平衡正电荷的积累，从而保持电解质溶液的电中性。
K+
NO3-
电荷积累
平衡电荷
保持溶液电中性
1. 导电作用，沟通内电路，形成闭合回路；
讨论交流
思考三：盐桥有什么作用
3. 分开氧化还原反应，避免电极与电解质溶液直接发生反应，相比单液原电池更有利于将化学能转化为电能。
【跨学科链接】化学能可以全部转化为电能吗？你觉得原因为何。
不能，由于导线有电阻，且溶液中也存在电阻（看成“内阻”）结合电热的公式：
Q=I2Rt，仍有一部分的电能将转化为热能而损失。
A
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
Zn Cu
浸NaCl滤纸
【结论】氧化剂和还原剂在没有直接接触的情况下也可以构成原电池（双液原电池），但需用到电解质溶液导通，可以使用盐桥来实现。盐桥的存在可以形成闭合回路，为电池提供电势差，从而使电子定向发生移动，形成电流。
小结：盐桥原电池
Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 原电池 双液电池 单液电池
电极反应 电极材料 离子导体
电子导体
正极：铜片 负极：锌片
ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液
CuSO4 溶液
导线
导线
负极：Zn - 2e- Zn2+
正极：Cu2++2e- Cu
原电池的构成要素
电池 单液原电池 双液原电池
相同点 不同点
工作原理相同（闭合回路+电子定向移动）
两个半反应在同一区域进行，电流不稳定，能量转化效率不高。
两个半反应在不同区域进行，电流持续、稳定，能量转化效率高。
A
CuSO4
锌片 铜片
ZnSO4
Zn Cu
CuSO4
A
单双液电
池的比较
当堂练习
1．（2022广东）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极电极反应式为：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．①② B．②③
C．②④ D．③④
C
银→铜
无闭合回路，不工作
3、根据下列总反应设计原电池。选择合适的电极材料和电解质溶液，写出电极反应式，并画出双液原电池简图。
Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu
负极：Mg-2e- = Mg2+
正极：Cu2+ +2e- = Cu
电极Mg，电解液 MgSO4
电极Cu，电解液 CuSO4
技能训练——设计双液原电池
思考讨论
【优点1】可以避免锌和铜离子的接触，避免能量损失，提高电池效率,提供持续稳定的电流。
【优点2】改进后的原电池装置工作时，可以避免锌和铜离子的接触，不至于造成发热而增大电池内阻。
【优点3】改进后的原电池装置不工作时，化学能不会自动释放（自放电）。
优点
缺点
电流小，难以实用化
WHY
相对于单液原电池而言，双液原电池
思考讨论
改进
如何增大电流？
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
Cu
提出猜想,画出简图
【思考】双液原电池电流弱的原因？
1.离子运动的距离长
2.离子运动的通道窄
3.离子容量小
CuSO4溶液
CuSO4溶液
“成也盐桥，‘败’也盐桥”
离子交换膜
（隔膜原电池）
更快！
更多！
+
更强！！
=
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。
拓展视野
只允许阳离子通过
只允许H+通过
只允许阴离子通过
实用化的膜电池
新能源汽车的动力电池
比亚迪公司新能源汽车的刀片电池
名称 单液原电池 双液原电池 隔膜原电池
优点
缺点
电流强
1.电流容易衰减；
2.氧化剂与还原剂直接接触，自放电严重；
3.能量转化效率低。
内阻大，电流弱
避免氧化剂与还原剂直接接触，寿命长
1.氧化剂与还原剂不直接接触，寿命长
2.内阻小，电流强
汇报讨论
已经能够实用化
总结归纳
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
1.两极
2.电解质溶液
(及盐桥)
3.导线
电池三要素
—离子导体
—电子导体
归纳
提升
小杨老师 15521324728
4.（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+
D．每转移2mole-，理论上有1mol Zn2+通过离子交换膜
C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小
C
当堂练习
放电进行，生成ZnBr2，浓度增大
高温下H2O2发生分解
正极：O2+2e-+2H+==H2O2
即：2H++2e-==H2
B
隔膜原电池的改版
开始时，甲中的石墨棒为正极，乙中的为负极。
化学平衡时，各物质浓度不变，电子不再转移，故无电流。
平衡逆向移动，Fe2+→Fe3+，所以甲负乙正。
D
B. c质量增大：Ag-e-+I-==AgI，c负b正，B正确，D错误；
C. 1、3相连，AgI更难溶，a：AgCl→Ag，失去Cl；c：Ag→AgI，得到I，由于Cl、I的摩尔质量不同，故不等于。
已知：AgI比AgCl难溶，AgCl更易转化为AgI。
B
A. a质量减小：AgCl+e-==Ag+Cl-，故a正b负，阳离子向a；
1.2.1 原电池的工作原理 P15
第二单元 化学能与电能的转化
化学能 ————→ 热能
易储存，便携
还可以转化为其他什么能量呢？
化学能 ——→ 光能
那怎么携带电能呢？
化学能 ——→ 电能
原电池
1.从宏观和微观的角度，深入理解原电池的工作原理，学会设计双液原电池。
2.认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能尝试理解将双液原电池发展为具有实用性的隔膜原电池的探究思路过程。
核心素养发展目标
知识回顾
原电池定义：
自发进行的氧化还原反应，“两极一液成回路”。
负极
正极
外电路
内电路
把化学能转化为电能的装置
电子走导线，电子导体
离子走水路，离子导体
物理学定义：电流流出极为正极，电流流入极为负极（电流与电子流向相反）
电子导体与离子导体沟通，形成回路
知识回顾
(1)构成条件：提示“从化学反应特点及其他因素的角度”
原电池定义：
把化学能转化为电能的装置
① 自发（无需外界做功）进行的氧化还原（有电子转移）反应（首要条件）
② 活动性不同的两导体作电极材料（电子导体）：
a.活动性不同的金属或非金属导体（如Fe—Cu、Fe—石墨等）
b.两相同的导体（如Pt—Pt、石墨—石墨）可以吸附物质（用于燃料电池）
③ 有电解质溶液（作为离子导体）；
④ 形成闭合回路：导线连接电极、两电极接触
【注意】a、b的区别在于电极材料是否要参加反应；
若电极材料参加反应则两极材料活动性差异越大，电势差越大。
负极
正极
失e－
氧化反应
得e－
还原反应
离子流向:
电子流向:
电流：
较活泼金属
不活泼金属或石墨
口诀：电子不下水，离子不上岸
Zn - 2e- = Zn2+ 负极：氧化反应，价升高，失电子
正极：还原反应，价降低，得电子
Cu2+ + 2e- = Cu
外电路：正极到负极（逆时针）
内电路：负极到正极（顺时针）
总的方程式：Cu2+ +Zn = Zn2+ + Cu
阳离子→溶液→正极
阴离子→溶液→负极
负极→导线→正极
知识回顾
离子的移动方向：
阳 →正 阴→ 负
电子的移动方向：
负极→正极
(2)原电池工作原理
反应过程中的电流是这样形成的（闭合回路+电子定向移动）：
1. 在锌片（负极）上，锌失去电子形成锌离子（Zn2+）进入溶液 ：Zn - 2e- =Zn2+。电子经锌电极流向导线。
2. 从锌电极流出的电子经导线通过电流计流入铜电极。
3. 在铜片（正极）上，流入铜电极的电子使溶液中的氢离子还原成氢气 ：2H++ 2e-= H2 ↑。
4. 铜电极附近溶液中的氢离子减少，电解质溶液中的阳离子向铜电极附近发生定向迁移，使电极和溶液形成电流回路。
电子定向移动
闭合回路
原电池：将化学能转化为电能的装置
Q1：电极和电极材料一样吗？
Q2：活泼金属一定做负极吗？
电极=电极材料+与电极材料接触的电解质溶液
尝试写出两者的电极反应
即时训练
D
B
H2SO4：
Fe/Cu；Fe/Pt
Fe2(SO4)3:
Fe/Cu；Fe/Pt；Cu/Pt
寻找自发的氧化还原反应
探究实验——单液原电池
单液原电池中，锌片与硫酸铜直接接触反应，你认为这样做存在哪些能量转化？
化学能→电能
化学能→热能（耗散、损失），电池自放电
单液原电池中，锌片与硫酸铜直接接触反应，你认为带来什么物质变化，会有什么后果？
Zn + Cu2+==Zn2+ + Cu
Cu片附着于Zn上，使得Zn与Cu2+接触面积减小，电压不稳定，电流会衰减
所以，单液原电池产生以上的问题的原因在于？
氧化反应与还原反应没有分开！
知识回顾
1、单液原电池的缺点
电极材料与电解质溶液发生反应，电池自放电
化学能有一部分转化为热能，产生能量损耗
以上问题的产生在于氧化还原反应没有分开
2、双液原电池——将氧化反应与还原反应分开
电极材料与电解质溶液发生反应，铜附着于锌，电势差减小，电流减小
但是，此状态下无电流产生
如何将氧化反应与还原反应分开？
提出模型——双液原电池：Zn不直接接触CuSO4
为什么没有电流产生？电流是怎样产生的？
电流的产生：自由电荷的定向移动
电子
电势差
电场力的驱动自由电荷的运动
你认为无电流产生，缺少的条件是什么？
I=U/R
没有形成电势差，电子无法定向移动
怎样让电子定向移动？
形成电势差
构成闭合回路
提出模型——双液原电池：Zn不直接接触CuSO4
关键
浸透KNO3溶液的棉条
实验室中把这样的装置称为”盐桥“
实验室常用盐桥
盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液
盐桥：装有含琼脂的KCl或KNO3的饱和溶液。（类似“果冻”）
盐桥中的K＋、NO3－是可以自由移动，琼脂的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来
讨论——讲解
盐桥原电池 模型搭建
Zn做负极，Cu做正极。在电场力的作用下，盐桥中的K+向正极迁移，NO3-向负极迁移，盐桥作为离子导体，形成闭合回路，产生电势差，使电子重新在导线上发生定向移动，产生电流。
讨论交流
思考二：盐桥中K+和NO3-的移动方向？
思考一：盐桥中有电子流过吗？
没有
K+向正极移动；NO3-向负极移动。
电子不下水、离子不上岸
离子流向：— — + +
讨论交流
思考三：盐桥的三个主要作用
2. 提供离子，平衡电解质溶液中的电荷，保持电解质溶液的电中性；
因为Zn比Cu更易失电子，Zn倾向于失电子生成Zn2+，故Zn棒周围将聚集Zn2+，导致ZnSO4溶液中的Zn2+增多（即溶液中正电荷将积累）。Cu2+倾向于得电子形成Cu，故CuSO4溶液中的Cu2+将减少（即溶液中负电荷将积累）。盐桥中的K+可以定向移动到正极，以平衡负电荷的积累，盐桥中的NO3-可以定向移动到负极，以平衡正电荷的积累，从而保持电解质溶液的电中性。
K+
NO3-
电荷积累
平衡电荷
保持溶液电中性
1. 导电作用，沟通内电路，形成闭合回路；
讨论交流
思考三：盐桥有什么作用
3. 分开氧化还原反应，避免电极与电解质溶液直接发生反应，相比单液原电池更有利于将化学能转化为电能。
【跨学科链接】化学能可以全部转化为电能吗？你觉得原因为何。
不能，由于导线有电阻，且溶液中也存在电阻（看成“内阻”）结合电热的公式：
Q=I2Rt，仍有一部分的电能将转化为热能而损失。
A
CuSO4溶液
ZnSO4溶液
Zn Cu
浸NaCl滤纸
【结论】氧化剂和还原剂在没有直接接触的情况下也可以构成原电池（双液原电池），但需用到电解质溶液导通，可以使用盐桥来实现。盐桥的存在可以形成闭合回路，为电池提供电势差，从而使电子定向发生移动，形成电流。
小结：盐桥原电池
Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 原电池 双液电池 单液电池
电极反应 电极材料 离子导体
电子导体
正极：铜片 负极：锌片
ZnSO4溶液、盐桥、CuSO4溶液
CuSO4 溶液
导线
导线
负极：Zn - 2e- Zn2+
正极：Cu2++2e- Cu
原电池的构成要素
电池 单液原电池 双液原电池
相同点 不同点
工作原理相同（闭合回路+电子定向移动）
两个半反应在同一区域进行，电流不稳定，能量转化效率不高。
两个半反应在不同区域进行，电流持续、稳定，能量转化效率高。
A
CuSO4
锌片 铜片
ZnSO4
Zn Cu
CuSO4
A
单双液电
池的比较
当堂练习
1．（2022广东）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极电极反应式为：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．①② B．②③
C．②④ D．③④
C
银→铜
无闭合回路，不工作
3、根据下列总反应设计原电池。选择合适的电极材料和电解质溶液，写出电极反应式，并画出双液原电池简图。
Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu
负极：Mg-2e- = Mg2+
正极：Cu2+ +2e- = Cu
电极Mg，电解液 MgSO4
电极Cu，电解液 CuSO4
技能训练——设计双液原电池
思考讨论
【优点1】可以避免锌和铜离子的接触，避免能量损失，提高电池效率,提供持续稳定的电流。
【优点2】改进后的原电池装置工作时，可以避免锌和铜离子的接触，不至于造成发热而增大电池内阻。
【优点3】改进后的原电池装置不工作时，化学能不会自动释放（自放电）。
优点
缺点
电流小，难以实用化
WHY
相对于单液原电池而言，双液原电池
思考讨论
改进
如何增大电流？
缩短盐桥的长度，增大盐桥的横截面积
Cu
提出猜想,画出简图
【思考】双液原电池电流弱的原因？
1.离子运动的距离长
2.离子运动的通道窄
3.离子容量小
CuSO4溶液
CuSO4溶液
“成也盐桥，‘败’也盐桥”
离子交换膜
（隔膜原电池）
更快！
更多！
+
更强！！
=
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。
拓展视野
只允许阳离子通过
只允许H+通过
只允许阴离子通过
实用化的膜电池
新能源汽车的动力电池
比亚迪公司新能源汽车的刀片电池
名称 单液原电池 双液原电池 隔膜原电池
优点
缺点
电流强
1.电流容易衰减；
2.氧化剂与还原剂直接接触，自放电严重；
3.能量转化效率低。
内阻大，电流弱
避免氧化剂与还原剂直接接触，寿命长
1.氧化剂与还原剂不直接接触，寿命长
2.内阻小，电流强
汇报讨论
已经能够实用化
总结归纳
单液原电池
双液原电池
隔膜原电池
1.两极
2.电解质溶液
(及盐桥)
3.导线
电池三要素
—离子导体
—电子导体
归纳
提升
小杨老师 15521324728
4.（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+
D．每转移2mole-，理论上有1mol Zn2+通过离子交换膜
C．随着放电的进行，ZnBr2溶液的浓度减小
C
当堂练习
放电进行，生成ZnBr2，浓度增大
高温下H2O2发生分解
正极：O2+2e-+2H+==H2O2
即：2H++2e-==H2
B
隔膜原电池的改版
开始时，甲中的石墨棒为正极，乙中的为负极。
化学平衡时，各物质浓度不变，电子不再转移，故无电流。
平衡逆向移动，Fe2+→Fe3+，所以甲负乙正。
D
B. c质量增大：Ag-e-+I-==AgI，c负b正，B正确，D错误；
C. 1、3相连，AgI更难溶，a：AgCl→Ag，失去Cl；c：Ag→AgI，得到I，由于Cl、I的摩尔质量不同，故不等于。
已知：AgI比AgCl难溶，AgCl更易转化为AgI。
B
A. a质量减小：AgCl+e-==Ag+Cl-，故a正b负，阳离子向a；