化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——原電池.ppt

第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 原電池 一 原電池 1 概念 把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池 2 構(gòu)成原電池的條件 3 原電池的工作原理 以Zn H2SO4 Cu原理池為例 原電池反應(yīng) 2H Zn H2 Zn2 結(jié)論 工作原理 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) 在外電路 電子由負(fù)極流向正極 在內(nèi)電路 陰離子向負(fù)極移動(dòng) 陽(yáng)離子向正極移動(dòng) 1 原電池的正負(fù)極判斷方法 利用原電池總反應(yīng)判斷 負(fù)極 還原劑作負(fù)極或在負(fù)極反應(yīng) 失電子 發(fā)生氧化反應(yīng)的一極 電子流出的一極 正極 氧化劑作正極或在正極反應(yīng) 得電子 發(fā)生還原反應(yīng)的一極 電子流入的一極 利用電流方向判斷 電流由正極流向負(fù)極 根據(jù)離子定向移動(dòng)判斷 陽(yáng)離子移向正極 陰離子移向負(fù)極 根據(jù)電極材料判斷 一般是活潑的金屬作負(fù)極 不活潑的金屬或能導(dǎo)電非金屬作正極 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷 能溶解的一極為負(fù)極 有氣體析出或金屬單質(zhì)析出的一極為正極 活潑金屬作負(fù)極 酸或不活潑的金屬鹽溶液作電解質(zhì)溶液 二 常見問題 2 電極反應(yīng)式的書寫 原電池反應(yīng) 電極反應(yīng)式 負(fù)極 還原劑 ne 氧化產(chǎn)物 正極 氧化劑 ne 還原產(chǎn)物 原電池反應(yīng)式 正極反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式 例2 右圖為Mg與Al與X溶液組成的一原電池 試按要求回答問題 X為硫酸時(shí) 原電池總反應(yīng)式 離子方程式 負(fù)極為 電極反應(yīng)式為 正極為 電極反應(yīng)式為 Mg 2H H2 Mg2 Mg Mg 2e Mg2 2H 2e H2 Al 氧化劑 還原劑 還原產(chǎn)物 氧化產(chǎn)物 2Al 8OH 6e 2 Al OH 4 2Al 2OH 2H2O 2 Al OH 4 3H2 6H2O 6e 3H2 6OH 當(dāng)X為NaOH時(shí) 原電池反應(yīng)的離子方程式 為負(fù)極 電極反應(yīng)式 為正極 電極反應(yīng)式 Mg Al 當(dāng)X溶液改為濃硝酸 Mg改為Cu 原電池反應(yīng)的離子方程式 為負(fù)極 電極反應(yīng)式 為正極 電極反應(yīng)式 Cu 4H 2NO3 Cu2 2NO2 2H2O Cu Cu 2e Cu2 Al 4H 2NO3 2e 2NO2 2H2O 3 原電池的設(shè)計(jì) 例1 利用反應(yīng)Zn 2FeCl3 2FeCl2 ZnCl2 設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池 一個(gè)雙液原電池 使用鹽橋 畫出原電池的示意圖 并寫出電極反應(yīng) 負(fù)極 Zn Zn 2e Zn2 氧化反應(yīng) 正極 Pt或C 2Fe3 2e 2Fe2 還原反應(yīng) 能產(chǎn)生持續(xù) 穩(wěn)定電流的原電池裝置 1 鹽橋的作用是什么 提示 鹽橋的作用 避免負(fù)極失去的電子不經(jīng)外電路直接轉(zhuǎn)移給溶液中得電子的微粒 降低發(fā)電效率 維持電解質(zhì)溶液中的電荷平衡 構(gòu)成閉合回路 二 化學(xué)電源 鋰電池 干電池 疊層電池 紐扣電池 各類電池 1 干電池 普通鋅錳電池 電極反應(yīng)方程式 負(fù)極 正極 Zn 2e Zn2 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O 反應(yīng)總的方程式 2MnO2 2NH4 Zn Mn2O3 2NH3 H2O Zn2 堿性鋅錳干電池以氫氧化鉀代替氯化銨做電解質(zhì) 結(jié)構(gòu)如圖1 3 8所示 其電極反應(yīng)為 鋅錳堿性電池 鋅錳堿性電池是一種新型的干電池 負(fù)極材料由鋅片改為鋅粉 正極材料為MnO2 還原產(chǎn)物為Mn2O3 電解質(zhì)是KOH溶液 其放電曲線如圖所示 該電池有何優(yōu)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 工作電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定 電池的容量和放電時(shí)間增加了幾倍 鋰電池 2 鉛蓄電池 Pb PbO2 2H2SO4 PbSO4 2H2O 負(fù)極材料 正極材料 電解質(zhì) Pb PbO2 H2SO4 不溶于水的白色沉淀 電池反應(yīng)方程式 放電是原電池原理 充電是電解原理 鉛蓄電池 放電是原電池原理 充電是電解原理 3 新型燃料電池 原理相同 工作時(shí)發(fā)生的仍然是氧化還原反應(yīng)特點(diǎn) 工作時(shí)氧化劑和還原劑是從外界不斷輸入的 同時(shí)將電極產(chǎn)物不斷排出電池 燃料電池是名副其實(shí)的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的 能量轉(zhuǎn)換器 能量轉(zhuǎn)換率很高 燃料電池 氫氧燃料電池 電池反應(yīng)為 燃料電池優(yōu)點(diǎn) 能量利用效率高 可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn) 在堿性條件下 氫氧燃料電池中的電極反應(yīng) 在酸性條件下 氫氧燃料電池中的電極反應(yīng) 總反