1.2.1原電池的工作原理P15第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化化學(xué)能————→熱能易儲(chǔ)存，便攜還可以轉(zhuǎn)化為其他什么能量呢？化學(xué)能——→光能那怎么攜帶電能呢？化學(xué)能——→電能原電池1.從宏觀和微觀的角度，深入理解原電池的工作原理，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)雙液原電池。2.認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的變化過(guò)程，并能?chē)L試?yán)斫鈱㈦p液原電池發(fā)展為具有實(shí)用性的隔膜原電池的探究思路過(guò)程。核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)知識(shí)回顧原電池定義：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，“兩極一液成回路”。負(fù)極正極外電路內(nèi)電路把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置電子走導(dǎo)線，電子導(dǎo)體離子走水路，離子導(dǎo)體物理學(xué)定義：電流流出極為正極，電流流入極為負(fù)極（電流與電子流向相反）電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體溝通，形成回路知識(shí)回顧(1)構(gòu)成條件：提示“從化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)及其他因素的角度”原電池定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置①自發(fā)（無(wú)需外界做功）進(jìn)行的氧化還原（有電子轉(zhuǎn)移）反應(yīng)（首要條件）②活動(dòng)性不同的兩導(dǎo)體作電極材料（電子導(dǎo)體）：a.活動(dòng)性不同的金屬或非金屬導(dǎo)體（如Fe—Cu、Fe—石墨等）b.兩相同的導(dǎo)體（如Pt—Pt、石墨—石墨）可以吸附物質(zhì)（用于燃料電池）③有電解質(zhì)溶液（作為離子導(dǎo)體）；④形成閉合回路：導(dǎo)線連接電極、兩電極接觸【注意】a、b的區(qū)別在于電極材料是否要參加反應(yīng)；若電極材料參加反應(yīng)則兩極材料活動(dòng)性差異越大，電勢(shì)差越大。負(fù)極正極

失e－氧化反應(yīng)得e－還原反應(yīng)離子流向:電子流向:電流：較活潑金屬不活潑金屬或石墨口訣：電子不下水，離子不上岸Zn-2e-=Zn2+

負(fù)極：氧化反應(yīng)，價(jià)升高，失電子

正極：還原反應(yīng)，價(jià)降低，得電子Cu2++2e-=Cu外電路：正極到負(fù)極（逆時(shí)針）內(nèi)電路：負(fù)極到正極（順時(shí)針）總的方程式：Cu2++Zn=Zn2++Cu陽(yáng)離子→溶液→正極陰離子→溶液→負(fù)極負(fù)極→導(dǎo)線→正極知識(shí)回顧離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)

→正

陰→

負(fù)電子的移動(dòng)方向：負(fù)極→正極(2)原電池工作原理反應(yīng)過(guò)程中的電流是這樣形成的（閉合回路+電子定向移動(dòng)）：1.在鋅片（負(fù)極）上，鋅失去電子形成鋅離子（Zn2+）進(jìn)入溶液：Zn-2e-=Zn2+。電子經(jīng)鋅電極流向?qū)Ь€。2.從鋅電極流出的電子經(jīng)導(dǎo)線通過(guò)電流計(jì)流入銅電極。3.在銅片（正極）上，流入銅電極的電子使溶液中的氫離子還原成氫氣：2H++2e-=H2↑。4.銅電極附近溶液中的氫離子減少，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向銅電極附近發(fā)生定向遷移，使電極和溶液形成電流回路。電子定向移動(dòng)閉合回路原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置Q1：電極和電極材料一樣嗎？Q2：活潑金屬一定做負(fù)極嗎？電極=電極材料+與電極材料接觸的電解質(zhì)溶液嘗試寫(xiě)出兩者的電極反應(yīng)即時(shí)訓(xùn)練DBH2SO4：Fe/Cu；Fe/PtFe2(SO4)3:Fe/Cu；Fe/Pt；Cu/Pt尋找自發(fā)的氧化還原反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)——單液原電池單液原電池中，鋅片與硫酸銅直接接觸反應(yīng)，你認(rèn)為這樣做存在哪些能量轉(zhuǎn)化？化學(xué)能→電能化學(xué)能→熱能（耗散、損失），電池自放電單液原電池中，鋅片與硫酸銅直接接觸反應(yīng)，你認(rèn)為帶來(lái)什么物質(zhì)變化，會(huì)有什么后果？Zn+Cu2+==Zn2++CuCu片附著于Zn上，使得Zn與Cu2+接觸面積減小，電壓不穩(wěn)定，電流會(huì)衰減所以，單液原電池產(chǎn)生以上的問(wèn)題的原因在于？氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)沒(méi)有分開(kāi)！知識(shí)回顧1、單液原電池的缺點(diǎn)電極材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，電池自放電化學(xué)能有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生能量損耗以上問(wèn)題的產(chǎn)生在于氧化還原反應(yīng)沒(méi)有分開(kāi)2、雙液原電池——將氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分開(kāi)電極材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，銅附著于鋅，電勢(shì)差減小，電流減小但是，此狀態(tài)下無(wú)電流產(chǎn)生如何將氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分開(kāi)？提出模型——雙液原電池：Zn不直接接觸CuSO4為什么沒(méi)有電流產(chǎn)生？電流是怎樣產(chǎn)生的？電流的產(chǎn)生：自由電荷的定向移動(dòng)電子電勢(shì)差電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)自由電荷的運(yùn)動(dòng)你認(rèn)為無(wú)電流產(chǎn)生，缺少的條件是什么？I=U/R沒(méi)有形成電勢(shì)差，電子無(wú)法定向移動(dòng)怎樣讓電子定向移動(dòng)？形成電勢(shì)差構(gòu)成閉合回路提出模型——雙液原電池：Zn不直接接觸CuSO4關(guān)鍵浸透KNO3溶液的棉條實(shí)驗(yàn)室中把這樣的裝置稱為”鹽橋“實(shí)驗(yàn)室常用鹽橋鹽橋中通常裝有含瓊脂的KCl飽和溶液鹽橋：裝有含瓊脂的KCl或KNO3的飽和溶液。（類(lèi)似“果凍”）鹽橋中的K＋、NO3－是可以自由移動(dòng)，瓊脂的固定作用可以防止KCl溶液直接流出來(lái)討論——講解鹽橋原電池模型搭建Zn做負(fù)極，Cu做正極。在電場(chǎng)力的作用下，鹽橋中的K+向正極遷移，NO3-向負(fù)極遷移，鹽橋作為離子導(dǎo)體，形成閉合回路，產(chǎn)生電勢(shì)差，使電子重新在導(dǎo)線上發(fā)生定向移動(dòng)，產(chǎn)生電流。討論交流思考二：鹽橋中K+和NO3-的移動(dòng)方向？思考一：鹽橋中有電子流過(guò)嗎？沒(méi)有K+向正極移動(dòng)；NO3-向負(fù)極移動(dòng)。電子不下水、離子不上岸離子流向：——++討論交流思考三：鹽橋的三個(gè)主要作用2.提供離子，平衡電解質(zhì)溶液中的電荷，保持電解質(zhì)溶液的電中性；因?yàn)閆n比Cu更易失電子，Zn傾向于失電子生成Zn2+，故Zn棒周?chē)鷮⒕奂痁n2+，導(dǎo)致ZnSO4溶液中的Zn2+增多（即溶液中正電荷將積累）。Cu2+傾向于得電子形成Cu，故CuSO4溶液中的Cu2+將減少（即溶液中負(fù)電荷將積累）。鹽橋中的K+可以定向移動(dòng)到正極，以平衡負(fù)電荷的積累，鹽橋中的NO3-可以定向移動(dòng)到負(fù)極，以平衡正電荷的積累，從而保持電解質(zhì)溶液的電中性。K+NO3-電荷積累平衡電荷保持溶液電中性1.導(dǎo)電作用，溝通內(nèi)電路，形成閉合回路；討論交流思考三：鹽橋有什么作用3.分開(kāi)氧化還原反應(yīng)，避免電極與電解質(zhì)溶液直接發(fā)生反應(yīng)，相比單液原電池更有利于將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。??【跨學(xué)科鏈接】化學(xué)能可以全部轉(zhuǎn)化為電能嗎？你覺(jué)得原因?yàn)楹?。不能，由于?dǎo)線有電阻，且溶液中也存在電阻（看成“內(nèi)阻”）結(jié)合電熱的公式：Q=I2Rt，仍有一部分的電能將轉(zhuǎn)化為熱能而損失。ACuSO4溶液ZnSO4溶液Zn

Cu浸NaCl濾紙【結(jié)論】氧化劑和還原劑在沒(méi)有直接接觸的情況下也可以構(gòu)成原電池（雙液原電池），但需用到電解質(zhì)溶液導(dǎo)通，可以使用鹽橋來(lái)實(shí)現(xiàn)。鹽橋的存在可以形成閉合回路，為電池提供電勢(shì)差，從而使電子定向發(fā)生移動(dòng)，形成電流。小結(jié)：鹽橋原電池Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4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原電池的構(gòu)成要素電池單液原電池雙液原電池相同點(diǎn)不同點(diǎn)工作原理相同（閉合回路+電子定向移動(dòng)）兩個(gè)半反應(yīng)在同一區(qū)域進(jìn)行，電流不穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化效率不高。兩個(gè)半反應(yīng)在不同區(qū)域進(jìn)行，電流持續(xù)、穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化效率高。ACuSO4鋅片銅片ZnSO4ZnCuCuSO4A單雙液電池的比較當(dāng)堂練習(xí)1．（2022廣東）用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U形管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極電極反應(yīng)式為：Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過(guò)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．①② B．②③ C．②④ D．③④C銀→銅無(wú)閉合回路，不工作3、根據(jù)下列總反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池。選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，并畫(huà)出雙液原電池簡(jiǎn)圖。

Mg+CuSO4=MgSO4+Cu負(fù)極：Mg-2e-=Mg2+正極：Cu2++2e-=Cu電極Mg，電解液MgSO4電極Cu，電解液

CuSO4技能訓(xùn)練——設(shè)計(jì)雙液原電池思考討論【優(yōu)點(diǎn)1】可以避免鋅和銅離子的接觸，避免能量損失，提高電池效率,提供持續(xù)穩(wěn)定的電流。【優(yōu)點(diǎn)2】改進(jìn)后的原電池裝置工作時(shí)，可以避免鋅和銅離子的接觸，不至于造成發(fā)熱而增大電池內(nèi)阻?！緝?yōu)點(diǎn)3】改進(jìn)后的原電池裝置不工作時(shí)，化學(xué)能不會(huì)自動(dòng)釋放（自放電）。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電流小，難以實(shí)用化WHY?相對(duì)于單液原電池而言，雙液原電池思考討論改進(jìn)?如何增大電流？縮短鹽橋的長(zhǎng)度，增大鹽橋的橫截面積Cu提出猜想,畫(huà)出簡(jiǎn)圖【思考】雙液原電池電流弱的原因？1.離子運(yùn)動(dòng)的距離長(zhǎng)2.離子運(yùn)動(dòng)的通道窄3.離子容量小CuSO4溶液CuSO4溶液“成也鹽橋，‘?dāng)　阐}橋”離子交換膜（隔膜原電池）更快！更多！+更強(qiáng)！！=離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。拓展視野只允許陽(yáng)離子通過(guò)只允許H+通過(guò)只允許陰離子通過(guò)實(shí)用化的膜電池新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池比亞迪公司新能源汽車(chē)的刀片電池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.電流容易衰減；2.氧化劑與還原劑直接接觸，自放電嚴(yán)重；3.能量轉(zhuǎn)化效率低。內(nèi)阻大，電流弱避免氧化劑與還原劑直接接觸，壽命長(zhǎng)1.氧化劑與還原劑不直接接觸，壽命長(zhǎng)2.內(nèi)阻小，電流強(qiáng)匯報(bào)討論已經(jīng)能夠?qū)嵱没偨Y(jié)歸納單液原電池雙液原電池隔膜原電池1.兩極2.電解質(zhì)溶液(及鹽橋)3.導(dǎo)線電池三要素—離子導(dǎo)體—電子導(dǎo)體歸納提升小楊老師155213247284.（安徽高考題）高密度儲(chǔ)能電池鋅溴電池如圖所示，總反應(yīng)為Zn+Br2=ZnBr2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．電極M為正極B．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+D．每轉(zhuǎn)移2mole-，理論上有1molZn2+通過(guò)離子交換膜C．隨著放電的進(jìn)行，ZnBr2溶液的濃度減小C當(dāng)堂練習(xí)放電進(jìn)行，生成ZnBr2，濃度增大高溫下H2O2發(fā)生分解正極：O2+2e-+2H+==H2O2即：2H++2e-==H2?B隔膜原電池的改版開(kāi)始時(shí)，甲中