4.1.1原電池的工作原理上學(xué)期人教版（2019）選擇性必修1

第一節(jié)原電池

第1課時(shí)原電池的工作原理

1、通過(guò)回顧鋅-銅-硫酸原電池的工作過(guò)程形成原電池工作原理的初步認(rèn)知模型。

2、應(yīng)用原電池工作原理初步認(rèn)知模型預(yù)測(cè)與分析鋅-銅-硫酸銅原電池。素養(yǎng)目標(biāo)3、通過(guò)改進(jìn)單液電池的活動(dòng)，認(rèn)識(shí)雙液電池的工作原理，并通過(guò)對(duì)裝置中各個(gè)部分作用的認(rèn)識(shí)形成對(duì)原電池構(gòu)成要素的認(rèn)識(shí)，完善原電池工作原理認(rèn)知模型蓋。

4、

通過(guò)設(shè)計(jì)雙液電池，鞏固對(duì)原電池工作原理認(rèn)知模型和原電池構(gòu)成要素的認(rèn)識(shí)，體會(huì)原電池設(shè)計(jì)的一般思路。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1、構(gòu)建原電池工作原理的認(rèn)知模型；2、知道原電池的構(gòu)成要素，并能據(jù)此解決原電池的設(shè)計(jì)問(wèn)題。理解雙液電池的工作原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。情境引入由于電動(dòng)汽車綠色環(huán)保，對(duì)環(huán)境友好，近幾年發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，前景被廣泛看好。電動(dòng)汽車的動(dòng)力是電池，那么原電池的工作原理是怎樣的呢?知識(shí)回顧C(jī)uSO4ZnCu單液電池Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)發(fā)生溶解Cu2++2e－=Cu還原反應(yīng)紅色固體附著現(xiàn)象：開(kāi)始電流強(qiáng)度較大，隨后減弱，鋅片上也出現(xiàn)少量紅色固體。1.為什么電流會(huì)逐漸減小？2.能否阻止Cu2+在鋅片表面還原？一部分Cu2+直接在鋅片表面得電子生成Cu，鋅失去的電子沒(méi)有完全經(jīng)過(guò)導(dǎo)線，導(dǎo)致化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能效率降低，電池壽命短。鋅片不能伸入CuSO4溶液中

ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuA？改進(jìn)

CuZnA硫酸銅如何改進(jìn)原電池裝置？鹽橋：通常是將浸泡了飽和KCl溶液的瓊脂裝在U型管中。思考與討論？硫酸銅

CuZnA改進(jìn)現(xiàn)象：有鹽橋存在時(shí)電流表指針偏移銅片表面有銅析出鋅片逐漸溶解隨著時(shí)間的延續(xù)，能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流取出鹽橋無(wú)電流產(chǎn)生【實(shí)驗(yàn)4-1】新知學(xué)習(xí)一、雙液電池1、工作原理ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)Cu2++2e－=Cu還原反應(yīng)e-e-

Cl-K+Zn2+Cu2+負(fù)極正極

離子只出不進(jìn)2、鹽橋的作用連接內(nèi)電路，形成閉合回路提供離子，保持兩溶液電中性避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，放電更持久。新知學(xué)習(xí)3、優(yōu)點(diǎn)（1）離子在鹽橋中作定向移動(dòng)，減少了離子的混亂，使離子移動(dòng)更加有序，能夠產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流；(2)提高了能量轉(zhuǎn)化率（化學(xué)能→電能）；(3)有效避免了電極材料與電解質(zhì)溶液的直接反應(yīng)，能夠防止裝置中化學(xué)能的自動(dòng)釋放（自放電）,增加了原電池的使用壽命。【啟示】氧化劑和還原劑不直接接觸也能發(fā)生反應(yīng)。雙液原電池解決了電池自損耗的問(wèn)題，能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。練習(xí)與應(yīng)用Cu＋2FeCl3=CuCl2

+2FeCl2

依據(jù)實(shí)驗(yàn)4-1的原理，設(shè)計(jì)一個(gè)雙液原電池裝置，并畫(huà)出裝置圖。

CuCACuCl2溶液FeCl3溶液負(fù)極：Cu－2e-＝Cu2+正極：2Fe3++2e-＝2Fe2+發(fā)生溶解溶液黃色變淺H2SO4溶液ZnCuAH2SO4溶液ZnACuZnSO4溶液整理與提升二、再探單液和雙液電池現(xiàn)象：開(kāi)始電流強(qiáng)度較大，隨后減弱現(xiàn)象：電流弱，但是比較穩(wěn)定思考與討論電流較大，衰減快，轉(zhuǎn)化效率低電流較小，電流穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高雙液原電池電流弱的原因？離子運(yùn)動(dòng)的距離長(zhǎng)離子運(yùn)動(dòng)的通道窄離子容量小陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)質(zhì)子交換膜：只允許H+通過(guò)陰離子交換膜：只允許陰離子通過(guò)改進(jìn)?增大電流呢？縮短鹽橋的長(zhǎng)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？思考與討論現(xiàn)象：電流強(qiáng)而且穩(wěn)定整理與提升隔膜原電池Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)發(fā)生溶解2H++2e－=H2↑

還原反應(yīng)產(chǎn)生氣泡外電路內(nèi)電路e-e-陽(yáng)離子交換膜Zn2+名稱單液原電池雙液原電池隔膜原電池優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電流強(qiáng)1.能量轉(zhuǎn)化率低2.氧化劑與還原劑直接接觸，壽命短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(zhǎng)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(zhǎng)3.內(nèi)阻小，電流強(qiáng)整理與提升單液電池雙液電池隔膜電池課堂小結(jié)

構(gòu)成原電池的條件(1）自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。（前提）

(2)活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體如碳棒）做電極。

（3）電解質(zhì)溶液（或熔融）。

（4）兩電極要相形成閉合回路。Cu練習(xí)與應(yīng)用1、某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是(

)A．Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變C．負(fù)極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑D．工作一段時(shí)間后，NaCl溶液中c(Cl－)增大D2、鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是（