資源簡介

(共26張PPT)
原電池
石墨烯手機充電5秒鐘，可以使用一周；石墨烯新能源汽 車，充電10分鐘，可以續航1000公里。
該電池為何能有如此長的待機時間和如此大的續航能力呢？
你知道嗎？
尋求穩定高效的化學電源
人教版 · 選擇性必修1 化學反應原理
第四章第一節原電池第一課時
陳磊 安徽全椒中學
效
Zn-2e- = Zn2+
氧化反應
Zn片不斷溶解
外電路：電子導體
內電路：離子導體
A
e- e-
2H+ +2e- =H2 ↑ 還原反應
電解質溶液 (H2SO4 )
知識回顧
單液原電池模型
Zn
陽離子
陰離子
-
(負極)
正極
有氣泡產生
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
Cu
e
I
實驗活動一
【實驗儀器】 ：銅片1條、鋅片1條、連接線、 小 水槽、 電流表、小風扇
【實驗藥品】 稀 H2SO4
利用所提供儀器及藥品組裝成銅鋅單液電池。
1.觀察鋅片和銅片表面變化；
2.電流表是否偏轉； 3.再看看該電池能不能使風扇轉動，注意觀察風扇 的轉速。
(溫馨提示：實驗結束后，將電極從電解質溶液中
尋 求 穩 定 高 效 的 化 學 電 源
取出后用水清洗并放入空燒杯中。 )
H2SO4溶液
Cu
Zn
A
1.鋅片銅片表面有何變化？鋅電極上為何也有氣泡？
2.電流表是否偏轉？小風扇是否轉動？這說明什么？ 3.小風扇轉速是否有變化？逐漸變慢說明什么？
4.你認為電流減弱的可能原因是什么？
效
思考與交流
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
【實驗儀器】銅片1條、鋅片1條、連接線、數據采 集器、溫度傳感器
【實驗藥品】稀H2SO4
利用溫度傳感器測量單液原電池的溫度隨時間的變 化情況。
效
A
演示實驗一
H2SO4溶液
Cu
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
Zn
溫度
1.在剛剛的實驗中你看到了什么？
2.這說明了什么？
3.針對該問題，你認為該如何 改進呢？
效
思考與交流
銅鋅單液原電池
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
我們需要連通內電路 ，讓陰陽離子自由移動。有沒有這樣一種東西 可以幫助我們實現以上要求呢？ -----鹽橋
效
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
未構成閉合回路
H2SO4溶液
未插入電解質溶液
Cu
Cu
Zn
Zn
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
A
A
實驗活動二
【實驗儀器】銅片1條、鋅片1條、連接線、電流 表、靈敏電流計、 小風扇、 裝有飽和KCl溶液瓊脂 的U型管
【實驗藥品】 稀H2SO4、 ZnSO4溶液
利用所給藥品和儀器按照如圖所示裝置連接電路：
1. 觀察鋅片表面是否還有氣泡
2.觀察電流表指針是否偏轉
3.試試能否讓小風扇偏轉？
(溫馨提示：實驗結束后，將電極從電解質溶液
中取出后用水清洗并放入空燒杯中。 )
效
A
Zn
ZnSO4 H2SO4 溶液 溶液
Cu
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
1.鋅片表面是否還有氣泡？鋅片表面怎么沒有氣泡了呢？
2.電流表是否偏轉？ 這說明了什么？
3.你認為鹽橋起了什么作用 ？
效
思考與交流
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
鹽橋：
通常是將飽和KCl溶液的瓊膠 裝在U型管中。 Zn片
特點：
1.鹽橋中的K+、Cl-可以自由移動。 K＋
2.瓊膠起到固定作用 ，防止KCl K＋
溶液直接流出來。 Zn2＋
3. K+移向正極， Cl-移向負極， ZnSO4
可使兩極溶液保持電中性。
尋 求 穩 定 高 效 的 化 學 電 源
Cl－
Cl－ H＋
H2SO4
Cu片
尋 求 穩 定 高 效 的 化 學 電 源
A
e- e- e-
電解質溶液 (H2SO4 )
電解質溶液 (ZnSO4 )
K+
Zn-2e- = Zn
氧化反應
Zn片不斷溶解
+ = 還原反應
有氣泡產生
雙液原電池模型
模型構建
2H+ 2e- H ↑
Zn
陰離子
Cu
陽離子
(負極)
正極
Cl-
2+
2
4.小風扇轉動了嗎？這說明什么呢？
5.你覺得該雙液原電池電流穩定性如何呢？
效
思考與交流
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
【實驗儀器】銅片1條、鋅片1條、連接線、數據 采集器、電流傳感器
【實驗藥品】稀H2SO4、 ZnSO4溶液
利用所給藥品和儀器按照如圖所示裝置連接電路，
效
并利用電流傳感器記錄電流數據變化。
演示實驗二
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
Cu
Zn
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
A
電流
溫度
電流
效
電流較大但不穩定 電流穩定但較小
你能總結單液和雙液原電池的電流分別有何特點嗎？
比一比
銅鋅單液原電池
銅鋅雙液原電池
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
電流
1.你認為電流小的原因是什么呢？
2.與單液原電池相比，你認為是 哪一部分引起內阻大？
3.結合內電路改變的部分，你認為 內阻大的原因可能是什么？
尋 求 穩 定 高 效 的 化 學 電 源
思考與交流
4.那如何減小內阻呢？
銅鋅雙液原電池
“探究鹽橋的長度和橫截面積對電流大小的影響”
請大家以小組為單位，利用老師所提供的儀器 和藥品，商討如何進行此項實驗？并試著給出可行 方案。
效
思考與交流
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
1.在一個塑料盒里按一定高度加入煮沸的KCl飽和溶液 的瓊膠，自然冷卻后備用。 2.用小刀按畫的刻度在塑料盒的中間區域切割出一定 長度的鹽橋，兩端的瓊膠挖出后的空間分別加入 ZnSO4溶液和稀H2SO4。 3.兩端分別插入Zn片和Cu片，并連接電路。
效
瓊脂塊雙液原電池
實驗準備
Cu片和 稀H2SO4
ZnSO4溶液
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
Zn片和
鹽橋
組別 鹽橋的高度 鹽橋的長度
電流
1 3cm 6cm
2 3cm 4cm
3 3cm 2cm
組別 鹽橋長度 鹽橋的高度
電流
1 2cm 1.5cm
2 2cm 3cm
3 2cm 4.5cm
效
二.探究鹽橋橫截面積對電流大小的影響
一.探究鹽橋長度對電流大小的影響
實驗活動三
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
1.其他條件不變時，鹽橋的長度越大，則電流越小。
2.其他條件不變時，鹽橋的橫截面積越大，則電流越大。
尋 求 穩 定 高 效 的 化 學 電 源
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？
增大電流
結論
改進
效
負極
正極 電解液
隔膜
生活中膜電池
石墨烯電池
構成
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
1.陽離子交換膜： 只允許陽 離子通過
2.陰離子交換膜： 只允許陰離子通過 3.質 子 交 換 膜： 只允許H+通過
效
離子交換膜是一種對溶液中的離子具有選擇性 透過能力的高分子膜。
資料卡片
陰離子交換膜
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
效
瓊脂塊鹽橋 雙液原電池
雙液原電池
單液原電池
隔膜原電池
課堂小結
鹽橋 雙液
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
原電池
電
U型管
2.根據所給儀器和用品，組裝微電池。
Cu片， Zn片，濾紙，隔膜， ZnSO4溶液， H2SO4溶液 導線、靈敏電流計
效
1.解剖某品牌1.5V干電池，觀察此干電池的結構，思考這類 電池中有的不耐用的原因。
課后作業
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電
在實際生活的應用中，我們仍然需要不斷改進，優化電池， 包括電極材料，電解質以及隔膜的選擇。此外電池的使用安全更是 我們不可忽略的問題。正是因為人類的不斷探索，才有了功能強大 的石墨烯電池。然而，探索永不止步，希望同學們能夠繼續努力學 習，我相信未來一定還會有更穩定更高效的化學電源問世。
效
結束語
定
源
高
求
穩
學
化
尋
的
電

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