【人教版创新设计】2011届高考化学一轮复习 第二节 原电池 化学电源课件 新人教版.ppt
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1、1. 了解原电池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。了解原电池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 第二节第二节 原电池原电池 化学电源化学电源1原电池装置能量转化特点原电池装置能量转化特点 转化为转化为 。2原电池的电极原电池的电极原电池的负极原电池的负极 金属金属发生发生 反应反应向外电路向外电路 电子电子原电池的正极原电池的正极 金属金属( (或石墨或石墨)发生发生 外电路外电路提供的电子提供的电子化学能化学能电能电能活泼活泼氧化氧化提供提供不活泼不活泼还原反应还原反应接受接受3原电池的构成条件
2、原电池的构成条件(1)能自发地发生能自发地发生 。(2)电解质溶液电解质溶液(构成电路或参加反应构成电路或参加反应)。(3)由还原剂和导体构成由还原剂和导体构成 极系统,由氧化剂和导体构成极系统,由氧化剂和导体构成 极系统。极系统。(4)形成形成 (两电极接触或用导线连接两电极接触或用导线连接)。4原电池工作原理原电池工作原理以稀以稀H2SO4作为电解质溶液的作为电解质溶液的CuZn原电池为例:原电池为例:(1)电极:电极: 为负极,为负极, 为正极为正极氧化还原反应氧化还原反应负负正正闭合回路闭合回路ZnCu(2)电极反应:电极反应:Zn为负极:发生为负极:发生 反应:反应: ;Cu为正极,
3、发生为正极,发生 反应:反应: 。(3)电子和电流方向:电子和电流方向:电子从电子从 流出经流出经 流入流入 ;电流从;电流从 流出经外电路流入流出经外电路流入 。(4)离子的迁移方向离子的迁移方向电解质溶液中,阴离子向电解质溶液中,阴离子向 迁移,阳离子向迁移,阳离子向 迁移。迁移。氧化氧化还原还原负极负极导线导线正极正极正极正极负极负极负极负极正极正极Zn2e=Zn22H2e=H2原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示:原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示:延伸:延伸:原原电池判定:先分析有无外接电源,有外接电源者为电解池,无外接电源者电池判定:先分析有无外接电源,有外接电源者为
4、电解池,无外接电源者可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是“四看四看”:一一看电极:两极为导体且活泼性不同;看电极:两极为导体且活泼性不同;再看溶液:两极插入电解质溶液中;再看溶液:两极插入电解质溶液中;三看三看回路:形成闭合回路或两极接触;回路:形成闭合回路或两极接触;四看本质:有无氧化还原反应发生。四看本质:有无氧化还原反应发生。1一次电池:一次电池:如如碱性锌锰电池,电解质溶液为碱性锌锰电池,电解质溶液为KOH溶液中溶液中:负极:负极: 正极:正极:2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH电池反应的总反应
5、式为:电池反应的总反应式为: 。2二次电池二次电池(可充电,可多次重复使用可充电,可多次重复使用)如铅蓄电池:如铅蓄电池:H2SO4作电解质溶液作电解质溶液Zn2OH2e=Zn(OH)2Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2(1)放电时:放电时:负极:负极: ;正极:正极: ;总反应:总反应:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O(2)充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程阴极:阴极: ;阳极:阳极: ;总反应:总反应:2PbSO42H2O PbPbO22H2SO4。3燃料电池燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池用酸性电解质时:用
6、酸性电解质时:负极:负极: ;正极:正极: ;总反应:总反应:H2 O2=H2O。用用NaOH等碱性溶液时:等碱性溶液时:负极:负极: ;正极:正极: ;总反应:总反应:H2 O2=H2O。H22e=2HH22OH2e=2H2O (2)CH4燃料电池:电解质为燃料电池:电解质为KOH负极:负极: ;正极:正极: ;总反应:总反应:CH42O22KOH=C2CO33H2O。延伸:延伸:(1)燃燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。(2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如如H2、CH4
7、、CH3OH等等),在正,在正极上参与反应的是空气或氧气,电解质溶液一般是极上参与反应的是空气或氧气,电解质溶液一般是KOH溶液。溶液。(3)书写电极反应方程式时:酸性条件下可用书写电极反应方程式时:酸性条件下可用H和和H2O配平;碱性条件可用配平;碱性条件可用OH和和H2O配平。配平。2O24H2O8e=8OH1正负极的判断正负极的判断在书写原电池的电极反应式时,首先应正确判断原电池的两个电极哪一在书写原电池的电极反应式时,首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极,哪一个是负极。常用的判断方法有:个是正极,哪一个是负极。常用的判断方法有:(1)根据电子流动方向判断。在原电池中,电子流出的一
8、极是负极;电子根据电子流动方向判断。在原电池中,电子流出的一极是负极;电子流入的一极是正极。流入的一极是正极。(2)根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极;活泼性较弱的金属根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极;活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。或能导电的非金属为正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动,根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是失去电子,发生氧化反应,根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是失去电子,发生氧化反应,正极总是
9、得到电子发生还原反应。正极总是得到电子发生还原反应。(5)根据现象判断。溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极。根据现象判断。溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极。2电极反应式的书写电极反应式的书写书写电极反应式时,按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,首先正确判书写电极反应式时,按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,首先正确判断出电极反应产物,然后结合反应物及转移电子数量写出反应式,再结合质量断出电极反应产物,然后结合反应物及转移电子数量写出反应式,再结合质量守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相加则得总反应式。守恒、电荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式相
10、加则得总反应式。(1)根据两个电极反应式,写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后,根据两个电极反应式,写出总反应式。使两个电极反应式得失电子数相等后,将两式相加,消去相同的化学式。将两式相加,消去相同的化学式。(2)根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤:根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤:列物质,标得失;列物质,标得失;选离子,选离子,配电荷;配电荷;配个数,巧用水;配个数,巧用水;两式加,验总式。两式加,验总式。【例【例1】有有人设计出利用人设计出利用CH4和和O2的反应,用铂电极在的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。溶液中构成原电池。电池的总反应类似于电池的总反应类似于
11、CH4在在O2中燃烧,则下列说法正确的是中燃烧,则下列说法正确的是()每消耗每消耗1 mol CH4可以向外电路提供可以向外电路提供8 mol e负极上负极上CH4失去电子,电极反应式:失去电子,电极反应式:CH410OH8e=CO 7H2O负极上是负极上是O2 获得电子,电极反应式为:获得电子,电极反应式为:O22H2O4e=4OH电池放电后,溶液电池放电后,溶液pH不断升高不断升高A B C D解析:解析:本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用,首先要判断出电池的正本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用,首先要判断出电池的正负极,其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应,
12、若发生的是失负极,其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应,若发生的是失电子反应则是原电池的负极,反之是正极。电子反应则是原电池的负极,反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于在铂电极上发生类似于CH4在在O2中的燃烧反应,即中的燃烧反应,即CH4CO2,严格讲生成的,严格讲生成的CO2还与还与KOH反应生成反应生成K2CO3,化,化合价升高,失去电子,是电池的负极,电极反应式为合价升高,失去电子,是电池的负极,电极反应式为CH48e10OH= = 7H2O,1 mol CH4参加反应有参加反应有8 mol e发生转移,发生转移,O2在正极上发生反应,获得在正极上发生反应,获得电子,电
13、极反应为电子,电极反应为O22H2O4e=4OH。虽然正极产生。虽然正极产生OH,负极消耗,负极消耗OH,但从总反应,但从总反应CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出是消耗可看出是消耗KOH,所以电池放电时溶液的所以电池放电时溶液的pH不断下降,故不断下降,故正确,正确,错误。错误。答案:答案:A原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应,如果给出一个方程式判断正、负原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应,如果给出一个方程式判断正、负极,可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极,发生还原极,可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。
14、反应的一极为正极。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必须写入正极反应式中,且必须写入正极反应式中,且O2生成生成OH;若电解质溶液为酸性,则;若电解质溶液为酸性,则H必须写入正极反应式中,且必须写入正极反应式中,且O2生成生成H2O;若在熔融盐电解质中反应,则若在熔融盐电解质中反应,则O2可能得电子变成可能
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