原电池课件

第三单元化学能与电能的转化化学能电能1.原电池的工作原理锌铜原电池⑴将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑵将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？⑷若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？⑶将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？⑸导线间接一电流计有何现象产生？为什么？实验现象实验结论实验1、2实验3实验4实验5铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象。铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象，电流计发生偏转。H+在铜片上得到电子被还原成氢气。H+在铜片上得到电子被还原成氢气，说明有电子从锌片流入到铜片.铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2铜片与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2问题探究1、你能找到原电池的正负极吗?原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？2、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。问题探究1、你能找到原电池的正负极吗?这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？2、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？、锌片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）铜片：2H++2e－＝H2↑（还原反应）原电池的工作原理：氧化还原反应电极材料电极反应反应类型原电池的电极Zn片Cu片电池总反应锌铜原电池原理电极材料电极反应反应类型原电池的电极Zn片Cu片电池总反应氧化反应Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑负极正极Zn+2H+＝Zn2++H2↑锌铜原电池原理还原反应实验探究形成原电池的条件2.原电池的形成条件形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等2.原电池的形成条件2.原电池的形成条件形成条件二：电极需插进电解质溶液中电解质溶液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。2.原电池的形成条件2.原电池的形成条件2.原电池的形成条件形成条件三：必须形成闭合回路2.原电池的形成条件形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应2.原电池的形成条件(1)有活泼性不同的两个电极(2)两电极都接触电解质溶液（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路(4)在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应2.原电池的形成条件总结3.原电池正负极判断(1)根据组成原电池的两极材料判断(2)根据原电池两极发生的变化来判断(3)根据电流方向或电子流动方向判断(4)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断(5)根据现象判断(1)根据组成原电池的两极材料判断一般是活动性较强的金属为负极；活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。(3)根据电流方向或电子流动方向判断电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。(4)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(5)根据现象判断溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。3.原电池正负极判断4.原电池的表示方法(1)负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表示式的左边正极(如Cu棒与Cu2+离子溶液)写在电池符号表示式的右边(2)以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标上活度或浓度(mol/L)若为气体物质应注明其外压(Pa)，还应标明当时的温度。如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol/L。(3)以符号“|”表示不同物相之间的接界,用“||”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“，”隔开。(4)非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如铂或石墨等)做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。5.电极反应式的书写(1)负极反应式的书写①活泼金属作负极时，本身被氧化：若生成的阳离子不与电解质溶液反应，可直接写成产物为金属阳离子，如Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，应写成“金属失电子的反应式”与“阳离子与电解质溶液反应的反应式”相叠加的形式。如：Mg－Al(KOH为电解质)原电池，负极反应式为：Al－3e－＋4OH－===AlO2-＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO42-===PbSO4。5.电极反应式的书写②负极材料本身不反应时常见书写方法为：H2－O2(H2SO4)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－===2H＋H2－O2(KOH)燃料电池，负极反应式为：H2－2e－＋2OH－===2H2O5.电极反应式的书写(2)正极反应式的书写首先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子。其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如H2－O2(H2SO4)原电池，正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2OH2－O2(KOH)原电池，正极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－5.电极反应式的书写6.设计原电池6.设计原电池6.设计原电池请利用氧化还原反应Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池。6.设计原电池请利用氧化还原反应Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，设计一个原电池。【解析】该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反应)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。综合原电池的构成条件可确定，负极材料为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为FeCl3溶液。【答案】该原电池可设计成如下图所示装置。7.化学电源（1）一次电池（如干电池）:用过后不能复原（2）二次电池（如蓄电池）:充电后能继续使用（3）燃料电池（4）海水电池负极（锌筒）：正极（石墨）：总反应：干电池——Zn-Mn普通干电池（1）一次电池7.化学电源负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O干电池——Zn-Mn普通干电池（1）一次电池7.化学电源锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2,负极材料为Zn，还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液，总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。碱性Zn-Mn干电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2,负极材料为Zn，还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液，总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。负极：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH－总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）碱性Zn-Mn干电池银锌电池—钮扣电池该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。发生反应后生成Ag和ZnO,其电极反应式为：银锌纽扣电池（2）二次电池银锌电池—钮扣电池该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。发生反应后生成Ag和ZnO,其电极反应式为：负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌纽扣电池总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag（2）二次电池（2）二次电池铅蓄电池（1）电极材料及原料（2）电解质溶液（3）电极反应式：正极：负极：（2）二次电池铅蓄电池（1）电极材料及原料（2）电解质溶液（3）电极反应式：正极：PbO2负极：PbH2SO4溶液负极（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（PbO2）:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：铅蓄电池的放电过程——原电池铅蓄电池的充电过程——电解池铅蓄电池的充放电过程负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O铅蓄电池的放电过程——原电池铅蓄电池的充电过程——电解池铅蓄电池的充放电过程阴极：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-阳极：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-电池总反应：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程——原电池铅蓄电池的充电过程——电解池铅蓄电池的充放电过程负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O阴极：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-阳极：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-电池总反应：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程——原电池铅蓄电池的充电过程——电解池放电充电2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”优点：效率高、无污染，装置可持续使用燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池（3）燃料电池燃料电池负极：2H2+4OH--4e-=4H2O正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：O2+2H2=2H2O常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等。如图电池反应（4）海水电池1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。电极反应式为：负极：正极：电池总反应：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式(一般较简单);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式(一般较简单);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。正极反应一般为①酸性介质②碱性介质O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-CH4、O2、NaOH组成的燃料电池1.燃烧总化学反应：CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料电池总反应：3.正极：4.负极：CH4、O2、NaOH组成的燃料电池1.燃烧总化学反应：CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料电池总反应：3.正极：4.负极：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2OCH4、O2、NaOH组成的燃料电池1.燃烧总化学反应：CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料电池总反应：3.正极：4.负极：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8OH-CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O8.金属的腐蚀/防护8.金属的腐蚀/防护8.金属