原电池和化学电源.pptx

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1、一、原电池1、定义：将化学能直接转变成电能的装置。4、原电池原理：2、原电池反应的本质是:氧化还原反应3、原电池组成条件能自发进行的（放热的）氧化还原反应两个电极和电解质溶液形成闭合回路第1页/共34页负极正极还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应还原剂失去的电子从锌极流出流入铜极经外电路SO42-H+内电路第2页/共34页判断下列哪些装置构成了原电池？盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液第3页/共34页盐桥的作用：维持溶液电中性形成闭合回路第4页/共34页电解质溶液发生还原反应且起导电作用负极液只起导电作用正极液发生还原反应且起导电作用双液原电池电解

2、质溶液的作用单液原电池电极电极反应负极-锌片正极-铜片负极：Zn 2e-Zn2+正极：Cu2+2e-Cu双液原电池的优点：1、能量转化率高2、能产生持续稳定的电流3、防止自放电第5页/共34页5、原电池正负极的判断5.根据电极现象来判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 1.由组成原电池的电极材料判断2.根据电子(电流)流动的方向判断 一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极电子是由负极流向正极。电流是由正极流向负极；原电池的负极自身失电子发生氧化反应，正极溶液中的阳离子得电子发生还原反应。阳离子正极阴离子负极不断溶解，质量减少为负极；有气体产

3、生,质量增加为正极。第6页/共34页ac d b练习：1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极产生大量气泡，b、d相连时，溶液中的阳离子向b极移动。则四种金属的活泼性顺序为：第7页/共34页AMg Al 稀H2SO4ACu Al浓HNO3ACu Fe浓HNO3AMg Al NaoH溶液判断下列原电池的正负极第8页/共34页2H+2e-H2负极：总反应：正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2根据氧化还原反应确定还原剂、氧化剂、还原产物和氧化产物。以及转移电子的数目。负极是氧化反应的部分，

4、正极是还原反应的部分。电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应式的一切规则6、电极反应式ZnCu稀硫酸稀硫酸A A第9页/共34页练习：1、判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。CuFeCl3溶液负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2Fe3+2e-=2Fe2+A先写出总反应拆成离子方程式：Cu +2Fe3 =Cu2+2Fe2根据化合价升降判断正负极CCu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2第10页/共34页2)、请写出右边原电池的电极方程式。总反应方程式：负极：Al，失e e-2Al -6e 2Al3+2Al3+8OH-=2AlO2-+4H2O 负极：2Al+8OH-6e-2AlO2-

5、+4H2O 正极：总反应负极反应6H2O 6e 6OH 3H2拆成离子方程式：2Al+2OH+2H2O =2AlO2+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2第11页/共34页第二课时第12页/共34页燃料电池的电极反应和总反应的书写步骤1、写出燃料电池总反应总反应方程式仍是可燃物在氧气中燃烧的方程式。当然由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。2、写出燃料电池正极的电极反应 燃料电池正极一般都是氧气得电子发生还原反应。当解质为碱性环境时，正极的电极反应为 O2+4e-+2H2O 4OH-当电解质

6、为酸性环境时，正极的电极反应为：O2+4e-+4H+2H2O 第13页/共34页当电解质为熔融的碳酸盐（如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混和物）正极反应式为O2 2CO2+4e-=2CO32-当电解质为熔融氧化物（如固体氧化锆氧化钇）正极反应式应为O2 4e-=2O2-3、最后写出燃料电池负极的电极反应 负极的电极反应=总反应 正极的电极反应第14页/共34页负极=总反应正极反应 2H2-4e-+4OH-4H2O 正极:O2+2H2O+4e-4OH-总反应：2H2+O22H2O练习：以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池作业：导练41页 变式1、变式2第15页/共34页二、原电

7、池原理的应用加快反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。第16页/共34页例题：X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为ZYXW判断金属活动性的强弱第17页/共34页制作化学电源三、原电池的设计 什么样的化学反应可以设计成原电池？原电池在设计的时候包括哪些部分？揭示钢铁腐蚀的原因及防腐的办法。第18页/共34页1、根据电池反应写出电极反应2、选择电极材料两种活性不同的金属 金属非金属 惰性电极3、选择电解质溶液单液原电池的电解质溶液要能够与负极发生反应（含有参与正极

8、反应的阳离子）双液原电池的负极电解液应有与负极材料相同的阳离子，正极电解液要含有参与正极反应的阳离子第19页/共34页 根据以下反应设计一个能持续稳定产生电流的 原电池装置，画出装置图。Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgAAgCuCu(NO3)2AgNO3AgCu(NO3)2ACu第20页/共34页试将下列两个氧化还原反应分别设计成原电池 Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag 2Fe3+Fe=3Fe2+课堂练习第21页/共34页第二节化学电源第22页/共34页1.干电池（一次性电池，不可逆）为了充分有效地利用锌锰电池，用KOH代替NH4Cl，制成了碱性电池，能提高性能，延长寿

9、命正极：碳棒负极：锌筒电解质：糊状NH4ClNH4Cl显酸性，会腐蚀锌筒 Zn-2e-=Zn2+2MnO22NH4+2eMn2O32NH3H2O第23页/共34页 2.充电电池(又称二次电池)充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。充电电池是两极都参加反应的电池。它们的负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。（1）铅蓄电池负极：Pb正极：PbO2电解质：H2SO4溶液Pb+SO42-2e-=PbSO4PbO2SO42十4H+2ePbSO42H2OPbPbO22H2SO4PbSO4十2H2O第24页/共

10、34页1.切忌亏电存放。亏电状态指电瓶使用后没及时充电，容易出现硫酸盐化，硫酸铅结晶物附在极板上，堵塞电离子通道，造成充电不足，电瓶容量下降。电瓶闲置不用时，应每月充电一次，这能延长电瓶使用寿命。2.勿大电流放电电动自行车在起步、载人、上坡时，最好用脚蹬助力，尽量避免瞬间大电流放电。大电流放电容易导致硫酸铅结晶，从而损害电瓶极板的物理性能。3.掌握充电时间一般情况下蓄电池都在夜间进行充电，平均充电时间在8小时左右。若是浅放电（充电后行驶里程很短），电瓶很快就会充满，继续充电就会出现过充现象，导致电瓶失水、发热，降低电瓶寿命。4.防止高温曝晒电动车严禁在阳光下曝晒。温度过高的环境会使蓄电池内部压

11、力增加而使电瓶限压阀被迫自动开启，直接后果就是增加电瓶的失水量，而电瓶过度失水必然引发电瓶活性下降。第25页/共34页锂电池（2）镍镉碱性蓄电池负极：Cd正极：NiO(OH)电解质：KOHCd是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收会污染环境（3）新一代可充电的绿色电池锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：电脑、手表、心脏起搏器等。第26页/共34页3、燃料电池它的电极材料一般为铂电极和活性炭电极（两极均不参加反应），而是由外设备提供燃料和氧气。工作原理：将燃料和氧化剂（O2）反应放出化学能直接转化为电能。反应时燃料从负极进入，O2从正极进入。第27页/共34页氢氧燃料电池是以

12、H2为燃料，产物为H2O的一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为铂电极和活性炭电极（两极均不参加反应），而是由外设备提供燃料和氧化剂，反应时H2从负极进入，O2从正极进入，电解质溶液一般为40%的KOH溶液或稀硫酸溶液。第28页/共34页负极：正极：总反应式：当电解质溶液为稀H2SO42H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2+O2=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-当电解质溶液为KOH溶液时负极：正极：第29页/共34页练习1、甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），总反应：正极：负极：练习2、用Li2CO3和Na2

13、CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的反应：总反应：正极：负极：第30页/共34页习题专练：某原电池中盛有KOH浓溶液，若分别向_(填“正”或“负”，下同)极通入可燃性气体，向_极通入O2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：可燃性可燃性气体气体正极反应正极反应负极反应负极反应电池总反应电池总反应(1)H2S(2)CO(3)C2H4(4)C3H8(5)CH3OH(6)C2H5OH第31页/共34页答案：负 正正极反应负极反应电池总反应O24e-2H2O=4OH-H2S6e-8OH-=SO 32-5H2O 2H2

14、S3O24OH=2SO32-4H2O CO2e4OH=CO 32-2H2O2COO24OH=2 CO 32-2H2OC2H412e16OH=2 CO 32-10H2OC2H43O24OH=2 CO 32-4H2OC3H820 e26OH=3 CO 32-+17H2OC3H85O26OH=3CO 32-7H2OCH3OH6 e8OH=CO 32-+6H2O 2CH3OH3O24OH=2CO 32-6H2OC2H5OH12e16OH=2 CO 32-+11H2O C2H5OH3O24OH=2 CO 32-5H2O第32页/共34页思 考 题请根据反应 2Fe3+Fe =3 Fe 2+设计原电池，你有哪些可行方案?Fe-CuFeCl3Fe-CFe(NO3)3Fe-AgFe(SO4)3第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页