【課件】原電池的工作原理（課件）（人教版2019選擇性必修1+）

meiyangyang8602請你回憶！回憶學過的原電池形成的條件及原理寫出原電池中的總反應方程式和電極反應式，并標出電子轉(zhuǎn)移和離子遷移的方向。meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池形成的條件及原理Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

電極反應：負極：Zn-2e-Zn2+（氧化反應）

正極：2H++2e-H2↑（還原反應）

總反應方程式：meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池原理示意圖負極氧化反應正極還原反應+-e-外電路電子遷移：負→正內(nèi)電路離子遷移：陽離子：移向正極陰離子：移向負極角度1電極反應角度2粒子遷移meiyangyang8602

無處不在的電池普通干電池手機電池鈕扣電池筆記本電腦專用電池心臟起搏器電池氫氧燃料電池請你聯(lián)想！說說你所了解的和電池相關(guān)的行業(yè)及前沿科技meiyangyang8602目前幾乎臨床上所有使用中的心臟起搏器都是使用內(nèi)置電池作為能源供應的。也正是因為這樣，植入式起搏器的壽命很大程度上受到了電池容量的影響。當起搏器電池電量耗竭時，起搏器的壽命也就走到了盡頭，此時不得不通過更換起搏器來保證設(shè)備功能正常。70年代至今，永久心臟起搏器使用鋰電池（鋰碘電池）。具有體積小，容量大，自放電率低（平均1%），壽命長，電池電壓呈漸進性下降，到達ERI后還可維持3~6個月等特點。請你聯(lián)想！說說你所了解的和電池相關(guān)的行業(yè)及前沿科技meiyangyang8602請你聯(lián)想！說說你所了解的和電池相關(guān)的行業(yè)及前沿科技比亞迪汽車公司設(shè)計的磷酸鐵鋰電池,充電一小時，續(xù)航500公里。說說你能得到什么啟發(fā)？電池的放電效率和壽命有待于不斷改善第一節(jié)原電池

第四章化學反應與電能趙健第1課時

原電池的工作原理meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602請你思考！從原電池的發(fā)展過程你得到什么啟示？課本P75頁meiyangyang8602

1780年的一天，意大利生物學家伽伐尼解剖青蛙。將青蛙腿放到銅制的解剖盤里，當解剖刀接觸青蛙腿時，發(fā)現(xiàn)他認為：青蛙肌肉和神經(jīng)里的“生物電”導致抽搐。他將青蛙腿放到木制的解剖盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿不動！他又進行了各種實驗，發(fā)現(xiàn)：兩種活潑性不同的金屬同時接觸蛙腿，蛙腿就會抽搐。他認為由于兩種金屬插在了由肌肉提供的溶液中，構(gòu)成回路而產(chǎn)生電流，從而刺激了蛙腿的抽動。meiyangyang8602

電池發(fā)現(xiàn)趣史

1799年伏達用鋅片、浸鹽水的濕布、銀片依次重疊起來，創(chuàng)制了最早的獲得連續(xù)電流的伏達電堆。伏達電堆模型伏特在擺弄他的伏特柱meiyangyang8602

電池發(fā)現(xiàn)趣史meiyangyang8602meiyangyang8602

美國某大學的研究人員研制出了一種可以服食的鈉電池電子藥丸，這種電子藥丸能在患者體內(nèi)檢測體征情況。這項技術(shù)的出現(xiàn)預計將大大改變癌癥、胃病等一系列慢性病癥的治療方案。從伏打電池到鋰電池，鈉電池等各種新型電池的發(fā)展，建構(gòu)原電池的思維模型。meiyangyang8602

電池發(fā)現(xiàn)趣史01原電池原理的應用設(shè)計原電池趙健meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602請你設(shè)計！用銅片、鋅片，CuSO4溶液設(shè)計原電池，寫出總反應方程式、電極反應式，并預測能觀察到的現(xiàn)象。Zn+

Cu2+Cu

+Zn2+電極反應：負極：Zn-2e-Zn2+

正極：Cu2++2e-Cu總反應：e-Zn2+CuZnCuSO4溶液Cu2+meiyangyang8602請你設(shè)計！用銅片、鋅片，CuSO4溶液設(shè)計原電池，寫出總反應方程式、電極反應式，并預測能觀察到的現(xiàn)象。e-Zn2+CuZnCuSO4溶液Cu2+現(xiàn)象：銅片表面附著紅色固體，電流表指針偏轉(zhuǎn)。預測觀察到的現(xiàn)象meiyangyang8602meiyangyang8602

設(shè)計原電池實驗驗證預測meiyangyang8602實驗驗證預測預測的現(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meiyangyang8602請你思考！“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減”的原因?，F(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，Zn片、附著在Zn上的Cu以及CuSO4溶液局部形成了原電池，促進了Cu在鋅片表面析出。轉(zhuǎn)移的電子沒有經(jīng)過導線，電流逐漸衰減該裝置能量轉(zhuǎn)化率低的原因是什么？如何解決？meiyangyang8602

原電池裝置的改造解決問題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池裝置的改造為什么沒有電流？該如何解決？meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池裝置的改造兩個溶液間缺少離子導體，無法形成閉合回路。該如何解決？meiyangyang8602CuSO4溶液ZnACu浸有NaCl溶液的濾紙條ZnSO4溶液meiyangyang8602

原電池裝置的改造鹽橋趙健02雙液原電池meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池鹽橋通常是將浸泡了飽和KCl溶液的瓊膠裝在U型管中。一種凝膠態(tài)的離子導體特點：1.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動2.瓊膠起到固定作用，防止KCl溶液直接流出來。3.離子只出不進。meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池meiyangyang8602實驗驗證預測數(shù)字化實驗探究原電池meiyangyang8602實驗驗證預測數(shù)字化實驗探究原電池電流較小，電流穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高電流較大，衰減快，轉(zhuǎn)化效率低meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA改進CuSO4溶液CuZnA鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊脂作成的凍膠meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。(離子通路）能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流!平衡電荷,（離子庫，可以源源不斷的供給需要的離子）.鹽橋起什么作用？此裝置有何優(yōu)點？meiyangyang8602請你總結(jié)！請繪制前面雙液電池的工作原理示意圖。要求包括以下內(nèi)容：（1）注明原電池的組成；（2）標明氧化反應和還原反應發(fā)生的區(qū)域；（3）標明電子的運動方向和陰離子、陽離子的遷移方向。meiyangyang8602

雙液原電池+-負極氧化反應正極還原反應03雙液原電池的工作原理趙健meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池的工作原理Zn2+Zn－2e－=Zn2＋Cu2+Cu2＋＋2e－=CuCl-K+meiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池的工作原理負極（鋅片）：

Zn－2e-=Zn2+（氧化反應）

正極（銅片）：Cu2++2e-=Cu（還原反應）電池反應（總化學方程式）：Zn+Cu2+=Zn2++Cumeiyangyang8602meiyangyang8602

雙液原電池的思維模型陰離子負極液正極液鹽橋陽離子陽離子陽離子電流電流氧化反應Zn-2e=Zn2+還原反應Cu2+

+2e-=Cu負極正極外電路ZnCu失e-，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生內(nèi)電路分為兩個半電池進行電子不下水離子不上岸meiyangyang8602請你思考！電池工作時，裝置中各物質(zhì)或材料的作用是什么？能否用其他物質(zhì)或材料代替？Cu片電極材料Zn片電極反應物電極材料CuSO4溶液電極反應物離子導體ZnSO4溶液離子導體鹽橋離子導體導線電子導體各部分的作用meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池的構(gòu)成要素還原劑-氧化反應、氧化劑-還原反應離子導體電極材料電極反應電子導體內(nèi)電路，實現(xiàn)離子定向遷移進行電子轉(zhuǎn)移的場所外電路，實現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移基本要素meiyangyang8602meiyangyang8602

原電池的工作原理原電池雙液電池單液電池電極反應正極：Cu2++2e-Cu負極：Zn-2e-Zn2+

正極：Cu2++2e-Cu負極：Zn-2e-Zn2+

電極材料正極：銅片;負極：鋅片正極：銅片;負極：鋅片離子導體ZnSO4溶液、鹽橋、CuSO4溶液CuSO4溶液電子導體導線導線雙液原電池解決了電池自損耗的問題meiyangyang8602電流較小，電流穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高電流較大，衰減快，轉(zhuǎn)化效率低你知道嗎？雙液原電池電流弱的原因？meiyangyang8602你知道嗎？雙液原電池電流弱的原因？改進?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？①離子運動的距離長②離子運動的通道窄③離子容量小改進?04隔膜原電池趙健meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

隔膜原電池的工作原理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：只允許陰離子通過電流強而且穩(wěn)定請你總結(jié)名稱單液原電池雙液原電池隔膜原電池優(yōu)點缺點電流強1.能量轉(zhuǎn)化率低2.氧化劑與還原劑直接接觸，壽命短1.內(nèi)阻大，電流弱2.鹽橋需要定期更換1.能量轉(zhuǎn)化率高2.避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長1.能量轉(zhuǎn)化率高2.避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長3.內(nèi)阻小，電流強meiyangyang8602根據(jù)原電池工作原理，將下列氧化還原反應設(shè)計成原電池：2Fe3++2I-2Fe2++I2要求：（1）分別寫出氧化反應和還原反應。（2）根據(jù)原電池構(gòu)成要素，選擇合適的物質(zhì)或材料，并畫出原電池的工作原理示意圖。練習（1）氧化反應：2I--2e-I2還原反應：2Fe3++2e-2Fe2+（2）（2）（1）氧化反應：2I--2e-I2還原反應：2Fe3++2e-2Fe2+同學甲同學乙方案展示石墨石墨石墨石墨（2）同學丙只允許K+或Cl-通過的隔膜（1）氧化反應：2I--2e-I2還原反應：2Fe3++2e-2Fe2+meiyangyang86021、鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．電子從鋅極經(jīng)過導線移向銅極B．銅電極上發(fā)生反應C．電池工作