高三一轮复习原电池.ppt

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1、高三一轮复习高三一轮复习 原电池工作原理原电池工作原理（2）电极材料均浸入电解质溶液中（3）形成闭合电路（4）分开进行的氧化还原反应 1 构成原电池的条件：（1）活动性不同的两种金属作电池的正负极（不活泼金属可换作C棒或金属氧化物）注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂一 原电池氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应 M-ne=Mn+产生电流产生电流失失e-沿导线转移沿导线转移还原反应还原反应还原反应还原反应 Nm+me=N原电池的工作原理原电池的工作原理负负极极正正极极阴离子阴离子阳离子阳离子ee总结：（总结：（1）电子流向：）电子流向：（2）电流方向：）电流方向：（3）电极反应的类型：）电极反应的类

2、型：极发生氧化反应，极发生氧化反应，极发极发生还原反应生还原反应（4）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子 ，阴离子，阴离子 （5）电极反应现象）电极反应现象可用于判断原可用于判断原电池正负极电池正负极 例例1 1:（20072007全全国国理理综综）在在盛盛有有稀稀H H2 2SOSO4 4的的烧烧杯杯中中放放入入 用用 导导 线线 连连 接接 的的 锌锌 片片 和和 铜铜 片片，下下 列列 叙叙 述述 正正 确确 的的 是是（）A.A.正极附近的正极附近的SOSO4 422离子浓度逐渐增大离子浓度逐渐增大B.B.电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由

3、铜片流向锌片C.C.正极有正极有O O2 2逸出逸出D.D.铜片上有铜片上有H H2 2逸出逸出CuCuZnZn稀硫酸稀硫酸 E E铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生F F铜片质量逐渐减少铜片质量逐渐减少G G电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片H H氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原D D H H例题解析例题解析考点一：原电池的工作原理考点一：原电池的工作原理递进题组递进题组 原电池正、负极的判断原电池正、负极的判断 D（）（）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

4、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。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。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

5、。）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。负极：正极：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu2 电极反应及电子流向请写出电极反应及总反应 半反应：负氧正还外电路电子流向：内电路离子流向：由负极到正极 阴离子流向负极阳离子流向正极盐桥：Cl-流向硫酸锌溶液K+流向硫酸铜溶液 概念：利用原电池原理制造的供电装置化学电源普通锌锰电池碱性电池 干电池（一次电池）纽扣电池v负极：Zn+2OH-2e-Zn(OH)2v正极：正极：2MnO2MnO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e-=2MnO(OH)+2OH=

6、2MnO(OH)+2OH-v总反应：总反应：v Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=2MnO(OH)+Zn(OH)O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 21 碱性锌锰电池缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电连续放电单位质量的电极材料放单位质量的电极材料放出电能的大小出电能的大小电解质是KOH:负极：Zn，正极：MnO2，银锌电池银锌电池纽扣电池纽扣电池 该电池使该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电用寿命较长，广泛用于电子表和电

7、子计算机。子计算机。其电极分别为其电极分别为AgAg2 2O O和和ZnZn，电解质为，电解质为KOHKOH溶液。溶液。其电极反应其电极反应式为：式为：银锌电池负极反应：负极反应：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极反应正极反应AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-总反应：总反应：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag2 铅蓄电池负极：Pb(s)+SO42-(aq)2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)

8、总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)放电过程铅蓄电池是二次电池，能放电也能充电，充电是放电的逆过程充电过程：v阳极：PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)PbO2(s)+SO42-(aq)+4H+(aq)v阴极：PbSO4(s)+2e-Pb(s)+SO42-(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)放电Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)充电燃料电池燃料电池小型高性能燃料电池（微型氢氧燃料电池）燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与

9、氧气或空气进行反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。3 氢氧燃料电池总反应方程式：2H2O22H2O不能写条件 两个电极均为惰性电极（石墨/铂）燃料和氧化剂连续不断地由外部供给，在电极上不断地反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。H2O2燃料电池(碱性环境)电极材料为活性铂电极、活性石墨电极 或多孔镍板 电解质溶液:20%40%的KOH溶液 负极：2H2+4OH4e-=4H2O 正极：O2+2H2O+4e-=4OH 电池反应:2H2+O2=2H2O 特点：(1)该电池的标准电池电动势为1.229V(2)不产生污染物质(3)KOH的物质的量没有损失燃料电池燃料电池-

10、氢氧燃料电池（碱性）氢氧燃料电池（碱性）电解质溶液:磷酸 负极：2H24e-=4H+正极：4H+O2+4e-=2H2O 电池反应：2H2+O2=2H2O 氢氧燃料电池由于电解质溶液不同，因此电极反应有区别，但是总电池反应相同，反应实质相同。实际应用中常用碱做电解质溶液。质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池燃料电池燃料电池-氢氧燃料电池（酸性）氢氧燃料电池（酸性）4 氢氧燃料电池总反应：总反应：2H2+O2=2H2O 酸性酸性（磷酸）（磷酸）（磷酸）（磷酸）负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性（KOHKOH）负极负极正极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-

11、4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-5 甲烷燃料电池两极为多孔镍板,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O。负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。（1）碱性电解质正极：总反应总反应:6 甲醇燃料电池负极：CH3OH+8OH-6e-=CO32-+6H2O2 2CHCH3

12、3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH-=2CO=2CO3 32-2-+6H+6H2 2O OO2+2H2O+4e-=4OH甲醇、水与空气相互反甲醇、水与空气相互反应而产生电能。装置工应而产生电能。装置工作时只排出水蒸汽和碳作时只排出水蒸汽和碳氧化合物，因此比起传氧化合物，因此比起传统的电池它常被视为一统的电池它常被视为一种绿色能源。只需要更种绿色能源。只需要更换甲醇匣就可以在数秒换甲醇匣就可以在数秒之内重新补充能源。之内重新补充能源。6 甲醇燃料电池负极：2CH3OH-12e-+2H2O=12H+2CO2正极：3O2+12e-+12H+=6H2O 总反应:2CH3OH+3O2=2CO2

13、+4H2O（2）酸性电解质7 铝-空气燃料电池负极：4Al12e=4Al3+；正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。（1）电解质溶液：海水，中性 负极材料：铝 正极材料：石墨、铂网等（1）电解质溶液：NaOH 负极材料：铝 正极材料：石墨、铂网等 负极：4Al12e+16OH-=4AlO2-+8H2O；正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应：4Al+3O2+4OH-=4AlO2+2

14、H2O总结(1)C在酸性溶液中以CO2 形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在。(2)三价铝在酸性条件下以Al3+形式存在，在中性条件下以Al(OH)3形式存在，在碱性条件下以AlO2-形式存在。不纯的金属与电解质溶液不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反接触时，会发生原电池反应，应，比较活泼的金属失电子而比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。蚀。三、金属的电化学腐蚀1 化学腐蚀2 电化学腐蚀金属与接触到的干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非电解质液体(石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。（更普遍且危害大）金属腐蚀本质:金属与周围物质发

15、生氧化还原反应 钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水膜中溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体使水膜中含有一定量的H+H2O+CO2H2CO3H+HCO3-H2O H+OH-这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。（1）钢铁腐蚀的原因钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图负极（Fe）：Fe2e=Fe2+正极（C）：水膜酸性较强 2H+2e=H2 水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e=4OH电解质溶液钢铁 其中铁作负极,碳作正极析氢腐蚀析氢

16、腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系5 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较水膜呈酸性水膜酸性很弱或呈中性2H+2e=H2+_2Fe-4e=2Fe2+_ Fe-2e=Fe2+_O2+2H2O+4e=4OH_2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2Fe+2H=+Fe +H22+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。Fe2O3nH2O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首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。首

17、先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。2根根据据原原电电池池的的电电极极反反应应特特点点，结结合合两两个个半半反反应应找找出出正正、负负极极材材料及电解质溶液。料及电解质溶液。(1)电极材料的选择电极材料的选择一一般般电电池池中中的的负负极极能能够够与与电电解解质质溶溶液液反反应应，因因此此负负极极一一般般是是活活泼泼的的金金属属材材料料。正正极极和和负负极极之之间间只只有有产产生生电电势势差差，电电子子才才能能定定向向移移动动，所所以以正正极极和和负负极极一一般般不不能能用用同同一一种种材材料料。两两个个电电极极的的构成分为以下四种情况：构成分为以下四种情况：原电池的设计 活活动动性性不不

18、同同的的两两种种金金属属。例例如如，锌锌铜铜原原电电池池中中，锌锌板板作作原原电电池的负极，铜板作原电池的正极。池的负极，铜板作原电池的正极。金金属属和和非非金金属属。例例如如，锌锌锰锰干干电电池池中中，锌锌片片作作原原电电池池的的负负极极，石墨棒作原电池的正极。石墨棒作原电池的正极。金金属属和和化化合合物物。例例如如，铅铅蓄蓄电电池池中中，铅铅板板作作原原电电池池的的负负极极，二氧化铅作原电池的正极。二氧化铅作原电池的正极。惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两电极均可用惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。(2)电解质溶液的选择电解质溶液的选择电电解解质质溶溶液液一一般般要要能能够

19、够与与负负极极发发生生反反应应，或或者者电电解解质质溶溶液液中中溶溶解解的的其其他他物物质质能能与与负负极极发发生生反反应应(如如空空气气中中的的氧氧气气)。但但如如果果两两个个半半反反应应分分别别在在两两个个容容器器中中进进行行(中中间间连连接接盐盐桥桥)，则则左左右右两两个个容容器器中中的的电电解解质质溶溶液液应应选选择择与与电电极极材材料料相相同同的的阳阳离离子子。如如在在铜铜锌锌构构成成的的原原电电池池中中，负负极极金金属属锌锌浸浸泡泡在在含含有有Zn2的的电电解解质质溶溶液中，而正极铜浸泡在含有液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。的电解质溶液中。3按要求画出原电池装置图。按

20、要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：如根据以下反应设计的原电池：原理原理装置图装置图化学反应：化学反应：CuCl2Fe=FeCl2Cu 电极反应：电极反应：负极：负极：Fe2e=Fe2 正极：正极：Cu22e=Cu(1)自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应不不一一定定都都能能设设计计成成原原电电池池，如：如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。等。(2)原原电电池池中中的的电电解解质质溶溶液液不不一一定定参参与与反反应应，如如氢氢氧氧燃燃料料电池中，电解质溶液不参与反应。电池中，电解质溶液不参与反应。铁铁及及铁铁的的化化合合物物应应用用广广泛泛，如如FeCl3可

21、可用用作作催催化化剂剂、印印刷刷电电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写写出出FeCl3溶溶液液腐腐蚀蚀印印刷刷电电路路铜铜板板的的离离子子方方程程式式 _。(2)若若将将(1)中中的的反反应应设设计计成成原原电电池池，请请画画出出原原电电池池的的装装置置图图，标标出出正、负极，并写出电极反应式。正、负极，并写出电极反应式。正极反应：_；负极反应：_。2Fe3Cu=2Fe2Cu22Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2形成条件形成条件工作原理工作原理应用应用比较金属活动性比较金属活动性强弱强弱加快化学反应加快化学反应速率速率金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护原原电电池池（四点四点记住）记住）放热的氧化还原反应放热的氧化还原反应活泼性不同的两种金属或金属活泼性不同的两种金属或金属和非金属导体（石墨）做电极和非金属导体（石墨）做电极闭合回路闭合回路电解质溶液电解质溶液电极反应式的书写电极反应式的书写负极负极正极正极设计制作化学电源设计制作化学电源