原電池、常見的化學(xué)電源

1、考綱要求1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理?？键c(diǎn)展示1.原電池的工作原理分析，尤其是帶鹽橋的原電池裝置。2.根據(jù)所給自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，并能繪制裝置圖。3.了解常用化學(xué)電源的構(gòu)造及新型電源的工作原理。一、原電池的工作原理1定義原電池是將轉(zhuǎn)化為 的裝置?；瘜W(xué)能化學(xué)能電能電能I.I. 兩種活潑性兩種活潑性不同不同的金屬的金屬 （或一種金屬與（或一種金屬與石墨石墨）作電極）作電極II.II. 形成形成閉合回路閉合回路III.III.要有要有電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液IV.IV. 能自發(fā)的發(fā)生能自發(fā)的發(fā)生氧化還原氧化還原反應(yīng)反應(yīng)（兩個(gè)電極其中一個(gè)能與電解

2、質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)（兩個(gè)電極其中一個(gè)能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng) 與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電極一般為負(fù)極）與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電極一般為負(fù)極）CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2HOVXVVXXXVV思考與練習(xí)思考與練習(xí)eZnCuZn2+e-e-Cu2+ZnZn2e2eZnZn2+2+總反應(yīng)：總反應(yīng)：CuCu2+2+2e+2eCuCuZn+Zn+CuCu2+2+ ZnZn2+2+ +CuCu（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)

3、）鋅片：鋅片：銅片：銅片：+CuSO43.工作原理（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色固體析出鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色固體析出（2）電極：負(fù)極為負(fù)極為Zn棒棒 正極為正極為Cu棒棒（3）電極反應(yīng)：負(fù)極（負(fù)極（Zn）：ZnZn2e2eZnZn2+2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極（正極（CuCu）：）：CuCu2+2+2e+2eCu Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn+Zn+CuCu2+2+ = ZnZn2+2+ +CuCu（4）電子移動(dòng)方向和電流方向：電子從負(fù)極沿著導(dǎo)線留下正極電子從負(fù)極沿著導(dǎo)線留下正極電流從正極沿著導(dǎo)線留下負(fù)極電流從正極沿著導(dǎo)線留下負(fù)極（5）離子的遷移

4、方向：電解質(zhì)溶液中，陰離）離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；陽離子向正極移動(dòng)子向負(fù)極移動(dòng)；陽離子向正極移動(dòng)高考回顧(2007年高考全國理綜卷年高考全國理綜卷)在盛有稀在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是下列敘述正確的是 ( ) A.正極附近的正極附近的SO42 離子濃度逐漸增離子濃度逐漸增大大 B.電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C.正極有正極有O2逸出逸出 D.銅片上有銅片上有H2逸出逸出D裝置舉例ZnCuCuSO4原電池原電池【案例1】(2010廣東理綜)銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列

5、敘述正確的是()正極反應(yīng)為：正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2Cu在外電路中，電子從負(fù)極流向正極在外電路中，電子從負(fù)極流向正極鹽橋中的鹽橋中的K移向移向ZnSO4溶液溶液ABCD考點(diǎn)一考點(diǎn)一 原電池工作原理、正負(fù)極的判斷及電原電池工作原理、正負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫極反應(yīng)式的書寫判斷依據(jù)負(fù)極正極電極材料電極材料活潑性較活潑性較強(qiáng)的金屬強(qiáng)的金屬活潑性較弱的活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電金屬或能導(dǎo)電的非金屬的非金屬電子流動(dòng)方向電子流動(dòng)方向電子流出極電子流出極電子流入極電子流入極電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中離子離子定向流動(dòng)方向定向流動(dòng)方向陰離子移向的陰離子移向的極極陽離

6、子移向的陽離子移向的極極發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)現(xiàn)象電極溶解電極溶解電極增重或有電極增重或有氣體放出氣體放出1.原電池正負(fù)極的判斷原電池正負(fù)極的判斷 把把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，相連時(shí)，a為為負(fù)極；負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由d到到c；a、c相連時(shí)，相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，相連時(shí)，b上有大量氣上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為： ( ) A

7、a b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B2.2.原電池電極反應(yīng)式的書寫原電池電極反應(yīng)式的書寫: :方法一：直接法方法一：直接法步驟：步驟：1.首先判斷出原電池的正負(fù)極首先判斷出原電池的正負(fù)極2.寫出原電池總反應(yīng)（一般都是原電池負(fù)極與電寫出原電池總反應(yīng)（一般都是原電池負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)）解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)）3.根據(jù)原電池正負(fù)極反應(yīng)的原理（類型）來書寫根據(jù)原電池正負(fù)極反應(yīng)的原理（類型）來書寫正極：發(fā)生還原反應(yīng)（化合價(jià)降低的反應(yīng)）正極：發(fā)生還原反應(yīng)（化合價(jià)降低的反應(yīng)） 氧化劑氧化劑+ne-=還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)（化合價(jià)升高的反應(yīng)）

8、負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)（化合價(jià)升高的反應(yīng)） 還原劑還原劑- -ne-=氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物注意：書寫兩個(gè)電極反應(yīng)時(shí)要得失電子相等注意：書寫兩個(gè)電極反應(yīng)時(shí)要得失電子相等稀硫酸稀硫酸CFeA判斷下列原電池正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式判斷下列原電池正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式. .負(fù)極（負(fù)極（ ） _正極（正極（ ） _電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： _CuZn硫酸銅溶液硫酸銅溶液方法二：加減法方法二：加減法若已知原電池總反應(yīng)和其中一個(gè)電極反應(yīng)，則另若已知原電池總反應(yīng)和其中一個(gè)電極反應(yīng)，則另外一個(gè)電極反應(yīng)外一個(gè)電極反應(yīng)=原電池總反應(yīng)原電池總反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)步驟：步驟：1.1.判斷原電池正負(fù)極判斷原電池

9、正負(fù)極2.2.寫出原電池總反應(yīng)寫出原電池總反應(yīng)3.3.先寫出負(fù)極的電極反應(yīng)先寫出負(fù)極的電極反應(yīng)一般負(fù)極：一般負(fù)極：M-neM-ne- - =M =Mn+n+注意：在書寫負(fù)極反應(yīng)一定要考慮注意：在書寫負(fù)極反應(yīng)一定要考慮M Mn+n+與電與電解質(zhì)溶液是否反應(yīng)。如電解質(zhì)溶液為堿性解質(zhì)溶液是否反應(yīng)。如電解質(zhì)溶液為堿性負(fù)極：負(fù)極：M+nOHM+nOH- -ne-ne- - =M(OH) =M(OH)n n 注意注意AlAl在在NaOHNaOH電解質(zhì)溶液中作負(fù)極電解質(zhì)溶液中作負(fù)極Al - 3eAl - 3e- - + 4OH+ 4OH- - =AlO=AlO2 2- -+2H+2H2 2O O4.4.正極

10、反應(yīng)正極反應(yīng)= =原電池總反應(yīng)原電池總反應(yīng)- -負(fù)極電極反應(yīng)負(fù)極電極反應(yīng)堿性鋅錳電池：電池反應(yīng)方程式：2MnO2Zn2H2O=2MnOOHZn(OH)2負(fù)極(Zn)：.正極(MnO2)： 2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHZn2e2OH=Zn(OH)2. .鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為電池，某種鋰電池的總反應(yīng)為Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A

11、A、 LiLi是正極，電極反應(yīng)為是正極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B(2011(2011安徽理綜，安徽理綜，12)12)研究人員最近發(fā)明了一種研究人員最近發(fā)明了一種“水水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含電池，這種電池能利用淡水與海水

12、之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：為：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl,下列下列“水水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是( () )A A正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：AgAgClCle e= AgCl= AgClB B每生成每生成1 mol Na1 mol Na2 2MnMn5 5O O1010轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移2 mol2 mol電子電子C CNaNa不斷向不斷向“水水”電池的負(fù)極移動(dòng)電池的負(fù)極移動(dòng) D DAgClAgCl是還原產(chǎn)物是還原產(chǎn)物2二次電池(以鉛蓄電池為例)2.燃料電池（

13、氫氧燃料電池）燃料電池（氫氧燃料電池）（1）電解質(zhì)是酸性：電解質(zhì)是酸性：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O正極：正極：O24H4e=2H2O負(fù)極：負(fù)極：2H24e=4H+（2）電解質(zhì)是堿性或中性電解質(zhì)是堿性或中性：總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O正極：正極：O22H2O4e=4OH負(fù)極：負(fù)極：2H2+4OH-4e=4H2O(3)(3)固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)O O2-2-）總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O正極：正極：O24e=2O O2-2-負(fù)極：負(fù)極：2H2+2O O2-2-4-4e=2H2O（4）熔融碳酸鹽作電解質(zhì)）熔融碳酸鹽作電解質(zhì)(熔融熔融K2C

14、O3)總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O正極：正極：O22CO2+4e=2COCO3 32-2-負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 2+2CO+2CO3 32-2- -4e =2H2O2CO2【案例【案例3】(2010安徽理綜安徽理綜)某固體酸燃料電池某固體酸燃料電池以以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞固體為電解質(zhì)傳遞H，其基本結(jié)構(gòu)如，其基本結(jié)構(gòu)如圖，電池總反應(yīng)可表示為：圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2O2=2H2O，下列有關(guān)說法正確的是下列有關(guān)說法正確的是()A.電子通過外電路從電子通過外電路從b極流向極流向a極極B.b極上的電極反應(yīng)式為：極上的電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHC每轉(zhuǎn)移每轉(zhuǎn)移0.1

15、mol電子，消耗電子，消耗1.12 L的的H2DH由由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極極練習(xí)：寫出甲烷燃料電池在下列條件下的電極反練習(xí)：寫出甲烷燃料電池在下列條件下的電極反應(yīng)應(yīng)（1）酸性電解質(zhì)溶液條件）酸性電解質(zhì)溶液條件（2）KOH溶液條件溶液條件（3）固體電解質(zhì)（傳導(dǎo)）固體電解質(zhì)（傳導(dǎo)O2-）（4）固體電解質(zhì)（傳遞）固體電解質(zhì)（傳遞H+）（5）熔融碳酸鹽（）熔融碳酸鹽（K2CO3）應(yīng)用四應(yīng)用四.原電池的設(shè)計(jì)原電池的設(shè)計(jì)任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)，理論上都可以設(shè)計(jì)成原電任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)，理論上都可以設(shè)計(jì)成原電池池以以2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2反應(yīng)為依據(jù)，反應(yīng)為

16、依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，1.1.確定電極材料確定電極材料兩電極必須導(dǎo)電，先確定負(fù)極，然后確定正極，兩電極必須導(dǎo)電，先確定負(fù)極，然后確定正極，正極材料的活潑性不如負(fù)極正極材料的活潑性不如負(fù)極2確定電解質(zhì)溶液確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。如本例中可用中可用FeCl3溶液做電解液。溶液做電解液。(3)構(gòu)成閉合回路。構(gòu)成閉合回路。如圖所示：如圖所示：例例1 ：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ）A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；D.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸