4.1.1原電池課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修12

第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能朱唐莊中學(xué)于秀紅

第一節(jié)

原

電

池（第1課時）

課標(biāo)要求1.認(rèn)識能量轉(zhuǎn)換的基本方式，知道原電池的工作原理，掌握構(gòu)成原電池的條件。2.能夠正確書寫電極方程式和電池總方程式。3.運用原電池理論的模型認(rèn)知，能設(shè)計簡單的原電池。4.通過對實驗現(xiàn)象的證據(jù)推理，培養(yǎng)科學(xué)探究和創(chuàng)新意識。生活中的電池鉛蓄電池干電池紐扣電池鋰離子電池鋰離子電池燃料電池環(huán)節(jié)一情境引入它們的動力（或發(fā)光）來源是什么？趣味小實驗環(huán)節(jié)一情境引入1、概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。3、構(gòu)成要素：①有兩個活潑性不同的電極。②有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。③能形成閉合回路。A2、本質(zhì)：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。兩極一液一連線原電池【環(huán)節(jié)二知識回顧】CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極：陽離子陰離子SO42-發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡原電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑外電路內(nèi)電路2H++2e－=H2↑正極：電子不下水離子不上岸【環(huán)節(jié)二知識回顧】通過必修二的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道，將鋅片、銅片置于稀硫酸中并以導(dǎo)線連接起來組成原電池，可以獲得電流。

由于這種原電池中氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)并沒有完全隔開，如鋅與其接觸的稀硫酸發(fā)生反應(yīng)，電流會逐漸衰減?！经h(huán)節(jié)三再探新知】一、原電池工作原理【環(huán)節(jié)三再探新知】觀察并記錄實驗現(xiàn)象，其中哪些與預(yù)測一致，哪些與預(yù)測不同？理論上的現(xiàn)象實驗

觀察到的現(xiàn)象鋅片逐漸溶解鋅片表面有紅色物質(zhì)生成銅片上有紅色物質(zhì)析出銅片上有紅色物質(zhì)析出電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表指針先發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，示數(shù)逐漸減小Zn-Cu-CuSO4電池【環(huán)節(jié)三再探新知】分析“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減”的原因。現(xiàn)象原因鋅片表面附著紅色固體電流逐漸衰減Zn與Cu2+直接接觸發(fā)生反應(yīng)，Zn片、附著在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原電池，促進(jìn)了Cu在鋅片表面析出。轉(zhuǎn)移的電子沒有經(jīng)過導(dǎo)線，電流逐漸衰減【環(huán)節(jié)三再探新知】思考討論：那么我們應(yīng)該如何對該電池優(yōu)化呢？解決問題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸現(xiàn)象：電流表指針不偏轉(zhuǎn)原電池裝置優(yōu)化【環(huán)節(jié)三再探新知】原電池裝置優(yōu)化為什么沒有電流？該如何解決？鹽橋一種凝膠態(tài)的離子導(dǎo)體鹽橋：裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，Cl-、K+可在其中自由移動。兩個溶液間缺少離子導(dǎo)體，無法形成閉合回路?！经h(huán)節(jié)三再探新知】有鹽橋存在時，電流表指針偏轉(zhuǎn)取出鹽橋，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)隨著時間的延續(xù)，能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流鹽橋的作用：1、連通內(nèi)電路，形成閉合回路2、平衡電荷，保持溶液的電中性，從而使原電池不斷地產(chǎn)生電流【環(huán)節(jié)三再探新知】K＋Cl-e-Zn2+ZnCu2＋CuZn-2e-=Zn2+Cu+2e-=Cu發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極正極1.雙液原電池工作原理【環(huán)節(jié)三再探新知】Cu片Zn片CuSO4溶液ZnSO4溶液鹽橋?qū)Ь€2.構(gòu)成原電池的四要素模型電極反應(yīng)

電極材料

離子導(dǎo)體

電子導(dǎo)體電極材料電極反應(yīng)物電極材料電極反應(yīng)物離子導(dǎo)體離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體【環(huán)節(jié)三再探新知】原電池雙液電池單液電池電極反應(yīng)電極材料離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體負(fù)極：Zn-2e-=

Zn2+

正極：Cu2++2e-=Cu正極：銅片;負(fù)極：鋅片正極：銅片;負(fù)極：鋅片ZnSO4溶液、鹽橋、CuSO4溶液CuSO4溶液導(dǎo)線導(dǎo)線負(fù)極：Zn-2e-=

Zn2+

正極：Cu2++2e-=Cu鋅銅原電池總反應(yīng)：Cu2++Zn

Cu+Zn2+

電流大?。弘娏鞣€(wěn)定性：轉(zhuǎn)化效率：較小穩(wěn)定高電流大小：電流穩(wěn)定性：轉(zhuǎn)化效率：較大衰減快低1、陽離子交換膜：只允許陽離子通過3、質(zhì)子交換膜：只允許H+通過2、陰離子交換膜：只允許陰離子通過改進(jìn)增大電流呢？縮短鹽橋的長度，增大鹽橋的橫截面積能否用一張薄薄的隔膜代替鹽橋呢？雙液原電池電流弱的原因？1.離子運動的距離長2.離子運動的通道窄3.離子容量小Cu二、設(shè)計原電池【環(huán)節(jié)四新知應(yīng)用】Cu+2Ag＋

=2Ag+Cu2+(1)明確兩極反應(yīng)：負(fù)極：Cu－2e－=Cu2＋；正極：2Ag＋＋2e－=2Ag)(2)選擇電極材料：負(fù)極材料一般為失電子的物質(zhì)，如Cu，正極材料一般為導(dǎo)電且活潑性較差的物質(zhì)，如C、Ag等。(3)選擇電解質(zhì)溶液：不含鹽橋：參與正極反應(yīng)的為氧化劑，如AgNO3含鹽橋：負(fù)極溶液一般為含負(fù)極金屬離子，如Cu2＋、正極溶液為參與正極反應(yīng)的氧化劑，如AgNO3)(4)畫裝置圖：注明電極材料和溶液成分設(shè)計原電池的思路(以Cu與AgNO3反應(yīng)為例)【環(huán)節(jié)四新知應(yīng)用】練習(xí)1、根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2，要求：(1)畫出此原電池的裝置圖，裝置采用燒杯和鹽橋。(2)注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向?！经h(huán)節(jié)五鞏固練習(xí)】(1)明確兩極反應(yīng)：負(fù)極：

正極：

(2)選擇電極材料：

(3)選擇電解質(zhì)溶液：

(4)畫裝置圖：練習(xí)2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，對此裝置的下列說法正確的是(

)A.外電路的電流方向為：X→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【環(huán)節(jié)五鞏固練習(xí)】練習(xí)3.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有含KCl飽和溶液的瓊膠）構(gòu)成一個原電池（如下圖）。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(

)①在外電路中,電子由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為Ag++e-=Ag③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

與該原電池反應(yīng)相同A.只有①②