原电池化学电源.ppt

《原电池化学电源.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池化学电源.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、原电池原电池 化学电源化学电源化州一中2016届高三化学复习 考纲定标考纲定标1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池总反应式。和电池总反应式。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。 热点定位热点定位1原电池的工作原理及电极反应式的书写。原电池的工作原理及电极反应式的书写。2了解常用化学电源的构造及新型电源的工作了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理，尤其是可充电电池的充放电过程。原理，尤其是可充电电池的充放电过程。3根据所给自发进行的反应设计原电池，并能根据所给自发进行的反应设计原电池，并能绘制装置图。绘制装

2、置图。1理解原电池概念的理解原电池概念的2个方面：个方面：(1)能量转化：化学能转化为电能；能量转化：化学能转化为电能；(2)反应本质：氧化还原反应。反应本质：氧化还原反应。2掌握原电池的两极反应类型：掌握原电池的两极反应类型：(1)负极：发生氧化反应；负极：发生氧化反应； (2)正极：发生还原反应。正极：发生还原反应。3熟记原电池构成的熟记原电池构成的3个条件：个条件：(1)两个活泼性不同的电极两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨常见为金属或石墨)；(2)两电极插入电解质溶液中；两电极插入电解质溶液中； (3)形成闭合回路。形成闭合回路。4明确原电池原理的明确原电池原理的4个应用：个应用：

3、(1)加快氧化还原反应的速率；加快氧化还原反应的速率； (2)比较金属活动性强弱；比较金属活动性强弱；(3)用于金属的防护；用于金属的防护； (4)制作化学电源。制作化学电源。把化学能转变为电能的装置叫把化学能转变为电能的装置叫 原电池原电池要解决的问题：要解决的问题：1. 什么是什么是原电池原电池？2. 原电池的原电池的工作原理？工作原理？（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断、电极反应的写法）成条件、电极的判断、电极反应的写法）一一 . 原电池及其工作原理：原电池及其工作原理：1.定义：定义： 化学能转化为电能的装置为原电池。化学

4、能转化为电能的装置为原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池；可设计成原电池；. .电极名称：电极名称：原电池原电池相对活泼的电极为负极相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极相对不活泼的电极为正极3.3.电极反应：电极反应：原电池原电池负极：负极：正极：正极：失电子的氧化反应失电子的氧化反应得电子的还原反应得电子的还原反应例例1. 下列哪几个装置能形成原电池下列哪几个装置能形成原电池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZ

5、nZ4OS2HNnZCu4OS2Cu CuSO44. 4. 原电池的形成条件原电池的形成条件(4)形成闭合回路形成闭合回路。（两电极用导线连接，或接触。）（两电极用导线连接，或接触。）（1）能自发地发生的氧化还原反应能自发地发生的氧化还原反应： 电极和电解质溶液电极和电解质溶液 两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液电解质溶液： 参与电极反应或构成内电路参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极两导体作电极： 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极

6、。体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。 两不活泼的导体石墨或两不活泼的导体石墨或Pt等。（燃料电池电极）等。（燃料电池电极）5.5.定向移动方向定向移动方向：电子、离子：电子、离子原电池原电池“负极给出电子，并流向正极负极给出电子，并流向正极”必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应必发生必发生得电子得电子的的还原反应还原反应 其中能形成原电池的是其中能形成原电池的是 ，该原电池工作时，负极发，该原电池工作时，负极发生生 ，电极反应式为，电极反应式为 ；正极发；正极发生生 ，电极反应式为，电极反应式为 ；电池总；电池总反应式为反应式为 。B氧化反应氧化反应还原反应还原反应Cu2e=

7、Cu22Ag2e=2AgCu2Ag=Cu22Ag例例2 .（）（）盐桥的作用是什么盐桥的作用是什么？可提供定向移动的阴阳离子，可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电使由它连接的两溶液保持电中性中性，盐桥保障了电子通过盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行得以继续进行。 导线的作用是传递电子，导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。则是沟通内电路。. 双液原电池的工作原理双液原电池的工作原理（有关概念）（有关概念）（）盐桥中装有饱和的（）盐桥中装有

8、饱和的KCl溶液和琼脂制成的溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出 盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。例例3. 依据氧化还原反应：依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。设计的原电池如图所示。盐桥盐桥XYACuSO4溶液溶液电流计电流计Ag请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电极电极X的材料是的材料是_；电解质溶液电解质溶液Y是是_；(2)银电极为电池的银电极为电池的_极，极，发生的电极反应为发生的电极反应为_X电极上发生的电极反应为

9、电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电极流向_电极。电极。铜铜(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age = AgCu -2e = Cu2负负(Cu)正正(Ag)利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e

10、-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 强调：原电池的强调：原电池的设计设计请将氧化还原反应请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 设计成一个设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置能产生持续、稳定电流的原电池装置CuCuSO4AgAgNO3例例5 5、判断右边原电池的判断右边原电池的正、负极正、负极，并写出电极反应式并写出电极反应式。强调：电极的判断及电极反应式的书写强调：电极的判断及电极反应式的书写AFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极：Cu -2e Cu 2+ 正极：正极：2Fe3+ +2e -2F

11、e2+Cu CMg AlA稀硫酸溶液稀硫酸溶液NaOHNaOH溶液溶液（稀硫酸）负极（稀硫酸）负极:Mg -2e-Mg2+ 正极：正极：2H+2e-H2（NaOH溶液）溶液） 负极：负极：2Al+8OH- -6e- 2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2正极：正极：6H2O+6e- 3H2+6OH-方法一：根据电极材料的性质确定。方法一：根据电极材料的性质确定。 1.对于金属对于金属金属电极，金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属对于金属非金属电极，非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；金属是负

12、极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属对于金属化合物电极，化合物电极，金属是负极，化合物是正极。金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极；负极；得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。强调：电极的判断及电极反应式的书写强调：电极的判断及电极反应式的书写二、常见化学电源二、常见化学电源1一次电池一次电池(碱性锌锰电池碱性锌锰电池)反应原理：反应原理：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。负极反应：负极反应： 。正极反应：正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH

13、。2二次电池二次电池(铅蓄电池铅蓄电池)反应原理：反应原理：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。负极反应：负极反应： 。正极反应：正极反应：。Zn2OH2e=Zn(OH)2PbO24HSO2e=PbSO42H2O当向外提供当向外提供0.5mol电子时，消耗硫酸的物质的量为电子时，消耗硫酸的物质的量为 0.5mol3. 氢氧燃料电池氢氧燃料电池2H2 + 4OH- 4e- = 4H2OO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-总反应式：总反应式：2H2 + O2 =2H2O碱性燃料电池碱性燃料电池KOHO2 2 H2OH H2 2H H2 2O O负极：负极：正极：正极：2H2 4

14、e- = 4H+O2 +4e- + 4H = 2H2O 总反应式：总反应式：2H2 +O2 = 2H2O酸性酸性H2SO4O2 2 H2OH H2 2O OH H2 2负极：负极：正极：正极：3. 氢氧燃料电池氢氧燃料电池4. 甲烷燃料电池甲烷燃料电池（电解质为（电解质为KOH）负极：负极：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O正极：正极：2O2 + 4H2O +8e- = 8OH-总反应：总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O思考：思考：甲醇燃料电池甲醇燃料电池 （电解质为电解质为KOHKOH）5. 锂电池锂电池（非水有机溶剂电解液）

15、（非水有机溶剂电解液）负极：负极：2Li - 2e- = 2Li+，正极：正极：I2 + 2e- = 2I-，总反应：总反应：2Li + I2 = 2LiI跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。为什么？寿命长。为什么？与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂提供电子数最多。提供电子数最多。6. 银锌电池银锌电池（电解质为（电解质为KOH）负极：负极：Zn + 2OH- 2e- = Zn(OH)2正极：正极：Ag2O + H2O + 2e- = 2

16、Ag + 2OH-总反应：总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 7. 海水电池海水电池（电解质溶液为海水）（电解质溶液为海水）负极：负极：4Al - 12e- = 4Al3+，正极：正极：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH-总反应：总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)31、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将

17、变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为为 ；正极发生的反应为正极发生的反应为 ；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为应方程式为 Al -3e- = Al3Ag2S+2e- = 2Ag+S2-3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S练习练习2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用

18、Li2CO3和和Na2CO3的的熔融盐混合物做电解质，熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，为阳极燃气，空气与空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制的混合气为阴极助燃气，制得在得在650下工作的燃料电池，完成有下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：关的电池反应式：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e-正极反应式：正极反应式： 总电池反应：总电池反应： 2CO2+O2+4e- = 2CO32-2CO+O2 = 2CO23. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢

19、镍电池的总反应式是：电池的总反应式是： 1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2据此反应判断，下列叙述中正确的是（据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）A. 电池放电时，负极周围溶液的电池放电时，负极周围溶液的pH不不 断增大断增大B. 电池放电时，镍元素被氧化电池放电时，镍元素被氧化C. 电池充电时，氢元素被氧化电池充电时，氢元素被氧化D. 电池放电时，电池放电时，H2是负极是负极D4. 有人设计出利用有人设计出利用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。电池的总反应类似于溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在在O2中中燃烧，则下列说法正确的是燃烧，

20、则下列说法正确的是 ( ) 每消耗每消耗1molCH4可以向外电路提供可以向外电路提供8mole- 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： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正极上是正极上是O2获得电子，电极反应式为：获得电子，电极反应式为： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 电池放电后，溶液电池放电后，溶液pH升高升高 A. B. C. D. A 5.“嫦娥一号嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具

21、有高能、轻便、无污染的用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有优点。氢氧燃料电池有酸式酸式和和碱式碱式两种，它们两种，它们放电时的总反应都可以表示为放电时的总反应都可以表示为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸酸式式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2 H2 H2 2- 4 e- 4 e- -= 4 H= 4 H+ + ， 则 其则 其 正 极正 极 反 应 式 为反 应 式 为_ _ _。碱式碱式电池的电解质是电池的电解质是碱，其正极反应式为碱，其正极反应式为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4

22、OH=4OH- -，则其则其负负极极反应可表示为反应可表示为_ _。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 1 1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在率增大。例如，在ZnZn与稀硫酸反应时加入少量与稀硫酸反应时加入少量CuSOCuSO4 4溶溶液能使产生液能使产生H H2 2的反应速率加快。的反应速率加快。2 2比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极

23、的金属活泼。作正极的金属活泼。三、原电池原理的应用与金属的防护三、原电池原理的应用与金属的防护3 3用于金属的防护用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4 4设计制作化学电源设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、 负极材料及电解质溶液。负极材料及电解质溶液。