《原电池原理及其应用》.ppt
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1、高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习2013年化学科考试说明年化学科考试说明1 1了解原电池的工作原理。了解原电池的工作原理。2.2.能写出在电池的电极反应和电池反应方程式。能写出在电池的电极反应和电池反应方程式。3.3.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。4.4.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害及其防护措施。的危害及其防护措施。. .电极名称和电极反应电极名称和电极反应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原电池原电池负极:负极:正极:正极:失电子的
2、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一、原电池的工作原理:一、原电池的工作原理:1、概念:原电池是、概念:原电池是_的装置。的装置。 原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应3.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(两电极用导线连接,或接触或接触。)。)(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:
3、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导体石墨),与电解质溶液反应的活泼金 属为负极。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。等。 (燃料电池电极)(燃料电池电极)两两极极一一液液一一连连线线 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 硫酸硫酸 A B C D A B C D 1、下列装置中属于原电池的是、下列装置中属于原电池的是 ( ) BCEG练习练习Zn Zn Cu Cu Cu Cu Cu Cu 稀硫酸稀硫酸
4、 硫酸铜硫酸铜 G G E F E F 1、先分析有无外接电源,有的为电解池,无的、先分析有无外接电源,有的为电解池,无的可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析判断。判断。 2、多池连接,但无外接电源时,两极活泼性差、多池连接,但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其余的为电解池。异最大的一池为原电池,其余的为电解池。方法点拨方法点拨 确定原电池的方法:确定原电池的方法:必修必修 2P40化学反应原理化学反应原理 P13 P13【回归课本回归课本】 M-ne=Mn+产生电流产生电流失失e-沿导线转移沿导线转移 Nm+me=N负负极极正正
5、极极阴离子阴离子阳离子阳离子ee综述1 1、负极失电子发生氧化反应;溶液中氧化性、负极失电子发生氧化反应;溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生还原反应;较强的微粒在正极上得电子发生还原反应;2 2、电子由负极流向正极,电流方向是由正极、电子由负极流向正极,电流方向是由正极流到负极(外电路)。流到负极(外电路)。()()盐桥的作用是什么盐桥的作用是什么?可可提供定向移动的阴阳离子,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
6、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。沟通外电路。而盐桥的作用而盐桥的作用则是沟通内电路。则是沟通内电路。5、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。(3)双液原电池双液原电池的的优点:优点:能产生持续、稳能产生持续、稳定的电流。定的电流。原电池的正负极的判断方法原电池的正负极的判断方
7、法 微观判断微观判断(1)根据电子流动方向根据电子流动方向电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加或有气泡产生的极质量增加或有气泡产生的极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极负极负极正极正极正极正极负极负极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极 宏观判断宏观判断:(2)根据电极材料根据电极材料(3)根据原电池电极发生的反应根据原电池电极发生的反应(4)根据电极现象根据电极现象负极负极正极正极方法点拨方法点拨 (5 5)根据内电路阴、阳离子移动的方向判断)根据内电
8、路阴、阳离子移动的方向判断 特别提醒特别提醒原电池中放出的气体一定是原电池中放出的气体一定是H2。 判断右边原电池的正、负极,并写出电极判断右边原电池的正、负极,并写出电极反应式。反应式。 Cu CCu CFeClFeCl3 3溶液溶液负极:负极: CuCu 失电子失电子 Cu - 2eCu - 2e- - = Cu = Cu2+2+正极:正极: FeFe3+3+得电子得电子 2Fe2Fe3+3+ + 2e + 2e- - = 2Fe = 2Fe2+2+A ACu+2FeClCu+2FeCl3 3 =CuCl =CuCl2 2 +2FeCl +2FeCl2 2先写出总反应:先写出总反应:即即
9、负极与电解质溶液反应负极与电解质溶液反应拆成离子方程式:拆成离子方程式:Cu + 2FeCu + 2Fe3 3 = Cu= Cu2 2 + 2Fe+ 2Fe2 2根据化合价升降判断正负极根据化合价升降判断正负极二、电极方程式的书写二、电极方程式的书写简单原电池电极方程式的写法简单原电池电极方程式的写法稀硫酸稀硫酸CFeA食盐水食盐水FeCACuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液判断下列原电池的电极并写出电极反应式判断下列原电池的电极并写出电极反应式稀硫酸稀硫酸CFeACuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液食盐水食盐水FeCA负极:负极:Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正极:正极:CuCu2+2+2e
10、+2e- -=Cu=Cu总:总:Zn+ CuZn+ Cu2+2+ ZnZn2+2+Cu+Cu负极:负极: Fe - 2eFe - 2e- - = Fe= Fe2+2+正极:正极: 2H2H+ + + 2+ 2e e- - = H= H2 2总:总:Fe + 2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+2+ + H + H2 2 负极:负极: 2Fe -4e- = 2Fe2+正极:正极: 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-总:总:2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 要点突破要点突破电极反应式的书写电极反应式的书写负极:负极: 2Al+ 8OH6e- =2Al O2
11、 +4H2O 正极:正极:6H2O + 6 e- = 3H2 + 6OH 总:总:2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 稀 硫 酸负极:负极: Mg 2e- = Mg2+正极:正极: 2H+ + 2e- = H2总:总:Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 电极反应式的书写电极反应式的书写要点突破要点突破原电池电极反应式的书写程序原电池电极反应式的书写程序负极:负极:正极:正极:明确正、明确正、负极反应生成的负极反应生成的阴、阴、阳离子与电解质溶阳离子与电解质溶液中的离子是否共存。液中的离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的离子应写入若不共存,则该电解质溶液中的离子
12、应写入正、正、负极反应式负极反应式。再根据质量守恒和电荷守恒配平。再根据质量守恒和电荷守恒配平。确保正、负极的得失电子相等后,确保正、负极的得失电子相等后,总反应式总反应式 = = 负极反应式负极反应式 + + 正极反应式正极反应式1、一般电极反应式的书写、一般电极反应式的书写:还原剂还原剂ne- = 氧化产物氧化产物氧化剂氧化剂 + ne- = 还原产物还原产物规律小结规律小结 氢氧燃料电池氢氧燃料电池2e-2e-氢气氢气氧气氧气 H2OHH+OH OH-A 负极负极 正极正极稀稀H2SO4NaOH溶液溶液电极反应式的书写电极反应式的书写(燃料电池燃料电池)要点突破要点突破2、燃料电池书写一
13、般步骤、燃料电池书写一般步骤 先明确燃料做负极,氧化剂做正极燃料做负极,氧化剂做正极 写出正极反应式 判断正极产物能否与电解质溶液电解质溶液共存 同理写出负极反应式 若已知总反应式,也可相减得到负极反应式 两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极 可燃性气体在负极失电子可燃性气体在负极失电子,助燃性气体助燃性气体 在正极得电子在正极得电子 电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液规律小结规律小结介质介质电池反应:电池反应: 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-=
14、 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-要充分考虑电极反应后产物所处的介质要充分考虑电极反应后产物所处的介质- - 电解质环境,电解质环境, 应将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式应将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式 。要点突破要点突破介质介质电池反应:电池反应: 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 +
15、4e-= 2O2 电极反应式的书写电极反应式的书写(固体固体燃料电池燃料电池)要点突破要点突破它是以两根金属铂片插入它是以两根金属铂片插入KOH溶液溶液中作电极,又在两中作电极,又在两极上分别通入甲烷极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为:和氧气。电极反应为:负极:负极:正极:正极:电池总反应:电池总反应:2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O甲烷新型燃料电池甲烷新型燃料电池若用若用C2H6、CH3OH呢?呢?C2H6燃料电池、电解质为燃料电池、电解质为KOH溶液溶液负极:负极
16、:正极:正极:电池总反应:电池总反应:CH3OH燃料电池、电解质为燃料电池、电解质为KOH溶液溶液负极:负极:正极:正极:电池总反应:电池总反应:7O2+ 14H2O +28e-=28OH -2C2H6+ 36OH -28e-= 4CO32- + 24H2O2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O3O2+6H2O +12e-= 12OH -2CH3OH+ 16OH -12e-= 2CO32- + 12H2O2CH3OH+ 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6 H2O方法点拨方法点拨 1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一
17、次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如:干电池如:干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池)普通锌锰电池)干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极,位于中央的顶盖有负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液,和淀粉作电解质溶液,还还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2,防止产生极化,防止产生极化现象。电极总的反应式为:现象。电极总的反应式为:2NH
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- 原电池原理及其应用 原电池 原理 及其 应用
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