高三化学电池PPT教学课件

①有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体） ②电解质溶液 ③构成闭合回路 ④能自发地发生氧化还原反应
3、原电池正、负极规律 ①负极——电子 流出 的极。通常是活泼性 较强 的
金属，发生 氧化 反应 ②正极——电子 流入 的极。通常是活泼性 较弱 的金属 或非金属导体，发生 还原 反应
练习：下列哪些装置能构成原电池？ （ a b d）
电流计指针回到零点， 说明无电流， 未构成原电池。
1、确定该原电池的正、负极， 并写出原电池中的两个电极反 Zn A Cu 应和电池反应方程式。
2、判断电子的流动路线及溶 液中阴、阳离子移动方向？
3、盐桥起什么作用？有何优 点？
ZnSO4 CuSO4
原电池
将化学能转变为电能的装置 1.组成——两个半电池、盐桥
问题
• 1、判断正、负电极，写出电极反应式。 • 2、锌失去的电子是否全部经导线流向铜电
极。 • 3、随着锌极上沉积物的增厚，会产生什么
后果？
问题：该装置是否补构充成原实电验池？1电流表指针
发生偏转吗？铜电极上有什么现象？
现象：铜片表面明显有铜 析出，锌片逐渐溶解，电 流表指示无电流通过。
判断、假设：有原电池中电 极反应的特点；电流表指针 不动的原因可能与锌片与铜 片直接接触有关。
盐桥：饱和 KCl 溶液(以琼 胶制作成冻胶)
盐桥的作用
①让溶液始终保持电中性使电极反应得以继续进行 ②使两个烧杯中的溶液连成一个通路
盐桥的作用：使两个半电池中的溶液连成一个通路
Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn 盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从 Zn极流向Cu极。 此装置优点：能持续、稳定地产生电流!

《原电池》教学PPT课件高 中化学优质课
目 录
• 课程介绍与背景 • 原电池基本原理 • 原电池类型与特点 • 原电池性能参数与评价标准 • 原电池应用领域与前景展望 • 实验设计与操作演示 • 课程总结与拓展延伸
01
课程介绍与背景
高中化学课程目标
掌握化学基本概念和原理
拓展化学视野
通过本课程的学习，学生应能熟练掌 握化学基本概念、原理和规律，为后 续学习奠定坚实基础。
优点，但能量密度较低。
碱性锌锰电池
在锌锰电池的基础上，采用氢氧 化钾作为电解质，提高了电池的
能量密度和放电性能。
锂原电池
以金属锂或其合金为负极，使用 非水电解质溶液的电池。具有比 能量高、放电电压平稳、工作温 度范围宽等优点，但成本较高。
充电式原电池
铅酸蓄电池 以铅为负极，二氧化铅为正极，硫酸为电解质。具有技术 成熟、成本低廉等优点，但能量密度较低，且充电时间较 长。
原电池的电极反应和电池反应
原电池的应用和发展前景
详细讲解原电池的电极反应和电池反应，包 括氧化还原反应、离子迁移等过程。
介绍原电池在日常生活、工业生产、能源利 用等领域的应用，以及未来发展趋势和前景。
02
原电池基本原理
原电池定义及组成
原电池定义
将化学能转变为电能的装 置。
原电池组成
正极、负极、电解质溶液、 导线。
大小决定了电池能够提供的驱动力大小，影响电池的使用效果。
02 03
电流
原电池的电流是指在单位时间内通过导体横截面的电荷量，通常用安培 （A）表示。电流大小决定了电池输出功率的大小，影响电池的使用时 间。
容量
原电池的容量是指电池在一定条件下所能放出的电量，通常用安时 （Ah）表示。容量大小决定了电池能够持续供电的时间长短。

原电池作为化学电源的组成部分
原电池是化学电源的核心部分，通过氧化还原反应将化学能转化为电能。
原电池在化学电源中的能量转化
原电池通过电极反应将化学能转化为电能，同时伴随着热能、光能等其他形式的能量转化。
化学电源对原电池性能影响
化学电源对原电池电压的影响
01
化学电源的电压取决于原电池中电极材料的性质和电解质溶液
探讨两者关系的意义
深入了解原电池与化学电源的关系有助于更好地设计和优化 化学电源，提高电源的效率和稳定性，同时也有助于更好地 理解原电池的工作原理和性能特点，为高考化学复习提供有 力支持。
04
实验设计与操作技能培养
原电池制作实验设计思路及步骤
实验目的：通过制作原电池，了解原 电池的工作原理和构造，培养实验设
工作原理
通过氧化还原反应而产生电流的装置，通常由正极、负极、电解质溶液和导线 构成。
原电池构成条件与类型
构成条件
类型：根据电解质溶液的不同，原电池 可分为酸性、碱性、中性、熔融盐等类 型。
两电极间构成闭合回路。
有两种活动性不同的金属（或其中一种 为非金属导体）作电极。
电极材料均插入电解质溶液中。
典型原电池示例分析
非选择题解题思路展示和范例剖析
范例剖析
【例1】(2022年全国高考化学试题)一种新型电池——钠硫电池，其总反应为 $2Na + xS rightleftharpoons Na_{2}S_{x}$，则下列说法正确的是( )
非选择题解题思路展示和范例剖析
A. 该电池放电时， $Na^{+}$向负极移 动
计和操作技能。
实验材料：电极材料（如锌片、铜片 ）、电解质溶液（如稀硫酸）、导线
、电流表等。

6
二、利用自发的氧化还原反应设计电池
1. 利用“还升失氧，氧降得还”在已知氧化还原反应 拆 分为两个半反应；
2. 根据“负氧化、正还原”找出正、负极材料 3. 3. 选择电极材料的 （1) 电解质溶液一般要能够与负极发生反应 （2) 如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连
2021接/3/3盐0 桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选 7
2、比较金属的活泼性
迁移应用2 X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相
连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负
极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连
时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发
生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是
(
)
A.X＞Z＞W＞Y
B.Z＞X＞Y＞W
C.X＞Y＞Z＞W
蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 （2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶
液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 （3）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀
越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越
大，腐蚀越快。
2021/3/30
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钢铁表面形成的微小原电池示意图
2021/3/30
解析 （。1）由于B电极质量不变，则A极材料为Cu， B极为正极。 （2）乙池电解饱和NaCl溶液，且C为阳极，D为阴 极。 （3）A极质量减少0.64 g，电子转移0.02 mol，则
乙 池产生0.02 mol OH-，生产0.01 mol H2。 2021/（3/304）可利用Fe置换出Cu,再用Cl2将Fe2+氧化即可。 37
碱 负极 性 正极
2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

反应速率。
问题讨论5： 如何理解铅蓄电池的正负极反应和总反应？
铅蓄电池（电瓶）——二次电池
Pb‖H2SO4(aq)‖PbO2
PbSO4不溶于水
负极：Pb — 2e- → Pb2+ + SO42-
√负极反应：Pb — 2e- + SO42- === PbSO4 正极：PbO2 + 2e- → Pb2+ + SO42-
分组讨论并展示负极反应式：
第一组:H2酸性
H2-2e-==2H+
第二组:H2碱性
H2-2e-+2OH-==2H2O
第三组:CH3OH酸性 CH3OH-6e-+H2O==CO2+6H+
第四组:CH3OH碱性 CH3OH-6e-+8OH-==CO32-+6H2O
第五组:CH3OCH3酸性 CH3OCH3-12e-+ 3H2O ==2CO2+12H+
电解质溶液：H2SO4(aq)、KOH(aq)
正极
酸性：O2 + 4e- + 4H+ == 2H2O
碱性：O2 + 4e- + 2H2O == 4OH-
-4
燃料：H2、CH4、CH3OH、CH3OCH3、C2H5OH
酸性：CH4 — 8e- + 2H2O ==
→ 负极
CO2 +8H+
负极

总结： 碱性：CH4 — 8e- + 10OH- == CO32- + 7H2O
第六组:CH3OCH3碱性 CH3OCH3-12e-+16OH-==2CO32-+11H2O

④熔融碳酸盐
(CO23 )
2O22CO2
2CO2
2CO23
2CO2
4CO2
(3)铝—空气—海水电池
负极材料为铝片,正极材料为铂片,电解质溶液为海水。
负极反应:
4Al-12e- === 4Al3+
正极反应:
3O2+12e-+6H2O === 12OH-
。
4Al+3O2+6H2O === 4Al(OH)3
正极材料: Ag2O
电极反应:
Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH总反应:
Zn+Ag2O+H2O
Zn(OH)2+2Ag
2.二次电池
两个电极均参与电极反应;“放电”为原电池原理,“充电”为电解原理
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池,总反应为
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
3.燃料电池
(2)在大部分原电池反应中,金属活泼性较强的作负极,另一电极作正极。
但在某些特殊条件下例外,如:
①冷的浓硝酸作电解质溶液,金属铁或铝与金属铜作电极时,铁或铝在冷的
浓硝酸中钝化,金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应,作负极。
②NaOH溶液作电解质溶液,金属镁与金属铝作电极时,因铝能与NaOH溶
液反应,作负极,而金属活泼性强的镁只能作正极。
流产生。(
×
)
(4)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定为负极。
(
×
(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移
动。(
×
)
(6)某原电池反应为Cu+2AgNO3 === Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥内可以

SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会 阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。
由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩 散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的 电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到 锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解 质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。
A
Zn 盐桥
Cu
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
盐桥：
在U型管中装满用 饱和KCl溶液和琼 脂作成的冻胶。
设计如下图所示的原电池装置，你能解释它的工 作原理吗？
盐桥中通常装有含琼胶 的KCl饱和溶液
此装置优点：能稳 定长时间放电
原电池
盐桥的作用：Cl-向锌 盐方向移动，K+向铜 盐方向移动，使Zn盐 和Cu盐溶液一直保持
负极 铜锌原电池 正极
Zn-2e=Zn2+
电解质 溶液
阴离子 盐桥 阳离子
还原反应 Cu2++2e- =Cu
内电路
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得出结论
盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
（2）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完 成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶 液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得
第四章 电化学基础
环节一
手 机 又 没 电 了 ！
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑 专用电池

要点二 原电池的设计
理论上，能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池， 实际设计时应注意以下几方面： 提供 (1) 用 还原性较强 ________ 的物质作为负极，向外电路 ________ 得到 电子；用 氧化性较强 ________ 的物质作为正极，从外电路 ________ 电子。
阴阳离子的定向移动 (2) 将两极浸在电解质溶液 ________ 中，通过 __________________ 形成内电路。 导线 流向正极，再通过 (3) 放电时负极上的电子通过 ________ 溶液中离子移动形成的内电路构成闭合回路，其中阳离子移 向________ 正 正 极，阴离子移向________ 负 极。
负极——电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极
正极——电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极
栏 目 链 接
3．根据两极发生的变化判断
负极——失去电子，化合价升高，发生氧化反现象判断
负极——会逐渐溶解，质量减小
正极——有气泡逸出或质量增加
栏 目 链 接
三、原电池正负极的判断方法
负极：活泼性__强__的金属，发生__氧化__反应。
正极：活泼性__弱__的金属或导体，发生__还原__反应。 原电池正负极判断： 1．根据电极材料判断 负极——活泼性较强的金属
栏 目 链 接
正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属
注意：活泼金属不一定做负极，如Mg、Al在NaOH溶液中， Al做负极。 2．根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子 的定向移动方向判断
栏 目 链 接
(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，
(2)确定电极材料。
如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负

其他因素
压力、光照等外部条件变化也可能对原电池性能产生一定影响。
2024/2/3
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优化设计策略
通过改进电极材料、隔膜和电解 质溶液配方等，提高原电池的能 量密度、功率密度和循环寿命。
加强电池热管理、过充过放保护 和短路防护等安全措施，确保原 电池在各种应用场景下的安全可 靠运行。
2024/2/3
目前原电池回收体系尚不完善，回收渠道不畅，导致大量废弃电 池无法得到有效处理。
政策扶持力度不足
政府在原电池回收利用方面的政策扶持力度有待加强，包括资金补 贴、税收优惠等。
社会参与度低
公众对原电池回收利用的认识不足，参与度低，影响了回收工作的 推进。
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提高回收利用率途径和方法
完善回收体系
建立健全原电池回收体系，拓宽 回收渠道，提高回收便捷性。
实验目的和意义阐述
探究原电池工作原理，理解化学能与电能转换过程。 培养实验操作能力、观察能力和数据分析能力。 为后续电化学学习奠定基础，激发对化学学科的兴趣。
2024/2/3
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所需材料和器具准备
材料
铜片、锌片、导线、滤纸、稀硫酸或食醋。
器具
烧杯、电流表（或万用表）、镊子、砂纸。
2024/2/3
开展实践活动
组织学生开展原电池回收等环保实践活动，增强学生环保 意识。
倡导绿色生活
鼓励学生从自身做起，践行绿色生活方式，减少废弃原电 池等污染物的产生。
2024/2/3
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THANKS
感谢观看
2024/2/3
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钠离子半径大，导致电池能量密 度低于锂离子电池。
01 02 03 04
2024/2/3
固态电池

定义
原电池是一种将化学能转化为电 能的装置，由两个电极、电解质 溶液和隔膜组成。
组成要素
正极、负极、电解质溶液、隔膜 和外壳等。
原电池工作原理及反应方程式
工作原理
原电池通过氧化还原反应将化学能转 化为电能。在原电池中，负极发生氧 化反应，正极发生还原反应，电子从 负极经外电路流向正极，形成电流。
反应方程式
化学电源根据工作原理分为一次电池 、二次电池和燃料电池。
化学电源主要由正极、负极、电解质 和隔膜组成。
一次电池通过一次性反应产生电能； 二次电池通过可逆反应反复充放电； 燃料电池通过燃料与氧化剂的反应产 生电能。
化学电源性能评价标准及方法
化学电源性能评价主要包括能 量密度、功率密度、使用寿命 、安全性和环保性等方面。
严格按照实验步骤进行操作，注意连 接电源和用电器的正确性，确保实验 结果的准确性。
注意电源极性
在使用化学电源时，要注意电源的极 性，确保正负极与用电器的要求相匹 配。
实验安全注意事项及应急处理措施
注意安全使用化学药品
在实验过程中，要注意安全使用化学药品，避免直接接触或吸入 有害物质。
遵守实验室规则
相对电动势E(相对)
非标准状态下测得的电动势
影响电动势的因素
温度、压力、电解质浓度、电极材料等
常见原电池电动势计算实例解析
01
02
03
氢氧燃料电池：E=0.4V
甲烷燃料电池：E=0.7V
锌锰干电池：E=1.5V
04
铅蓄电池：E=2.0V
04
化学电源工作原理及性能评价
化学电源工作原理简述
化学电源是通过化学反应将化学能转 化为电能的装置。
以锌-铜-稀硫酸原电池为例，负极： Zn - 2e^- = Zn^2+，正极：2H^+ + 2e^- = H2↑

常见类型及其特点
锌铜原电池
以锌为负极，铜为正极，稀硫酸为电解质溶液。锌片逐渐 溶解，铜片上有气泡产生，电流计指针发生偏转。
铅蓄电池
以铅为负极，二氧化铅为正极，硫酸为电解质溶液。放电 时，铅和二氧化铅分别与硫酸反应生成硫酸铅和水；充电 时，硫酸铅分别被还原成铅和二氧化铅。
燃料电池
以氢气、甲烷等可燃性气体为燃料，氧气或空气为氧化剂 ，通过燃烧将化学能转化为电能。具有能量转化率高、环 保等优点。
预习要求
了解电解池的基本概念和构成条件，思考电解池与原电池的联系和区别。
谢谢
THANKS
固态电池
分析固态电池的优势、技术难题及未来发展 趋势。
05 实验操作与安全问题注意事项
CHAPTER
实验操作规范流程介绍
实验前准备
检查实验器材是否齐全、清洁，确保电源接触良好；熟悉实验步 骤和注意事项。
实验操作步骤
按照实验指导书逐步进行，注意电极的极性和电解质溶液的浓度 ；观察并记录实验现象和数据。
学生自我评价报告分享
学生对原电池知识点 的掌握情况
学生对自己学习过程 中的反思和改进措施
学生对课堂活动的参 与度和表现
拓展思考题目布置
探究不同电解质溶液对原电池性 能的影响
设计并制作一个简易的原电池模 型
调查了解原电池在日常生活和工 业生产中的应用
下一讲预告及预习要求
下一讲内容
电解池的基本原理和应用
研究电极反应速率及其影响因素 的科学。
影响因素分析
01
02
03
04
温度
影响电极反应速率常数和扩散 系数。
浓度
改变电极表面反应物和产物的 浓度，影响反应速率。

燃料 电池 (氢氧 燃料 电池)
酸性 氢氧 燃料 电池
碱性 氢氧 燃料 电池
2H2→4H＋ ＋4e－
2H2＋ 4OH→ 4H2O＋4e－
P_b_O__2(_s)_＋__2_e_－_＋__ P_b_(_s_)＋__P__b_O_2_(_s) 4_H_＋_(_a_q_)_＋_S_O_24(_a_q_) ＋_2_H__2_S_O_4_(_a_q_)→_ →__P__b_S_O_4_(_s)_＋___ _2_P_b_S_O__4(_s_)_＋__
第5页/共50页
考点精讲
考点一 原电池的工作原理及正负极的判断 1．原电池的工作原理
(－)Zn|CuSO4|Cu(＋)原电池工作原理如下所示：
第6页/共50页
电池反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 外电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 外电路、内电路共同形成闭合电路，形成电流，从而使化 学能转化为电能。
2MnO2＋ Z_n_＋__2_M__n_O_ 2 2H2O＋2e－ ＋__2_H_2_O_=__=_= →2MnOOH 2_M__n_O__O_H__＋
＋2OH－ _Z__n_(O__H_)_2_
第3页/共50页
二次电池(铅 蓄电池)
—Pb—(s)—＋S—O24—(a—q) —→—Pb—SO—4(—s)＋— —2e—－ ——
第7页/共50页
2．原电池的正负极的判断 问题：讨论原电池正、负极的判断方法有哪些？
(1)由组成原电池的两极电极材料判断。由两种金属(或一 种金属与一种非金属)作电极时，一般情况下较活泼的金 属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由正极流向负 极；电子由负极流向正极。 (3)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动判断。在原 电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离子向负极 移动。

二、原电池原理
1、铜锌原电池 负极（Zn极）： Zn － 2e → Zn2+ 失去电子，氧化反应 正极（Cu极）： 2H+ + 2e → H2↑ 得到电子，还原反应 总反应的离子方程式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑ 电子的流向： 锌 经导线 铜
电流的方向： 铜 经导线 锌 经电解质溶液 铜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原电池
2、原电池的原理
决定正负电极的因素：电极材料本身的活动性
负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属或能导电的非金属等 电子的流向： 负极 经导线 正极 电流的方向： 正极 经导线 负极 经电解质溶液 正极
原电池中的氧化-还原反应与一般的 氧化-还原反应比较： 由于氧化反应与还原反应分别在两个电极上进行，减少 了相互反应时的阻力，故原电池中的氧化-还原反应比一 般的氧化-还原反应要快得多。
3、构成原电池的条件：
① 有自发的氧化-还原反应发生，即反应物的化学能较 高，生成物的化学能较低，氧化-还原反应过程中有能量 释放出来，通过电极反应转化为电能。 ② 活动性不同的两种导体作电极。活动性相对较强的 金属作负极，另一导体作正极。
③ 要有电解质溶液，两个电极必须与电解质溶液接触。
④ 形成闭合回路时，才有电流产生。