4.1原電池(高中化學選修4)

1、441.原電池的定義：把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。3.原電池的構(gòu)成條件(1)活潑性不同的兩個電極；(2)電極需插入電解質(zhì)溶液中；(3)必須形成閉合回路。2.化學電池的反應本質(zhì)：氧化還原反應課前回顧：前提條件:自發(fā)進行的氧化還原反應1.原電池的定義：把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。3.原電池的構(gòu)成稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn2+總反應：2H+2e-=H2Zn+2H+=Zn2+H2（氧化反應）（還原反應）鋅片：銅片：Cu-Zn原電池：負極：正極：課前回顧：4.原電池的電極及電極反應式的書寫稀硫酸ZnCuZn2+e-e-H+H+Zn2e-=Zn原電池正、負極的判斷方法1.活潑的金屬

2、為負極； 活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。3.電子由負極流向正極； 電流由正極流向負極。2.負極失電子發(fā)生氧化反應（化合價升高）； 正極得電子發(fā)生還原反應（化合價降低）。5.質(zhì)量減小或溶解的一極為負極；質(zhì)量不變、有氣泡產(chǎn)生或質(zhì)量增加的為正極。4.陰離子移向負極，陽離子移向正極。原電池正、負極的判斷方法1.活潑的金屬為負極；3.電子由負極1、Cu、Fe作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：Cu作_極, Fe作_極電極反應式是：負極_ 正極_總反應式是_如將稀硫酸改為濃硝酸則：Cu作_極, Fe作_極電極反應式是：負極_ 正極_總反應式是_Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2

3、 +2H2O正負Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2負正Cu-2e-=Cu2+ 2NO3-+4H+2e-=2NO2 +2H2O原電池1、Cu、Fe作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：Cu作 FeCu與濃HNO3構(gòu)成的原電池 Fe是正極，因為鐵遇到濃硝酸鈍化，Cu失去電子。負極：Cu - 2e- = Cu2+正極：4H+ +2NO3- +2e- = 2H2O+2NO2總反應式為：Cu + 4H+ +2NO3- = Cu2+ + 2H2O+2NO2特殊的原電池 FeCu與濃HNO3構(gòu)成的原電池 Fe是正極，因為特殊的原電池 MgAl與NaOH構(gòu)成的原電池負極

4、：2Al 6e- + 8OH- =2AlO2- +4H2O 正極：6H2O+6e- = 6OH- + 3H2 在NaOH溶液中，Al可以反應作為負極，但Mg無法反應，作正極 ?？偡磻?Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2特殊的原電池 MgAl與NaOH構(gòu)成的原電池負極：2A2022/9/218探究實驗一請根據(jù)反應： Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu設計一個單液原電池，并進行實驗。 原電池2022/9/2110探究實驗一請根據(jù)反應：原電池2022/9/219CuSO4 溶液電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。兩個電極上都有紅色物質(zhì)生成原電池2022/9/2111C

5、uSO4 溶液電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但2022/9/2110思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？分析：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，鋅片失去的電子一部分經(jīng)導線傳遞到銅片表面，另一部分電子直接傳遞給硫酸銅溶液中的Cu2+,銅在鋅片表面析出，鋅片表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，也就沒有電流產(chǎn)生。CuSO4 溶液原電池2022/9/2112思考：如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？分析在原有實驗基礎(chǔ)上進行改進，設計成一個能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流的原電池。2022/9/2111思考原電池在原有實驗基礎(chǔ)上進行改進，設計成一個能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定

6、電流的原電2022/9/2112 探究實驗二 將鋅片和銅片分別通過導線與電流計連接，并使鋅片和銅片不直接接觸，然后分別浸入盛有硫酸鋅和硫酸銅溶液的燒杯中，中間用一鹽橋連接，觀察現(xiàn)象。電極反應：負極： Zn - 2e- = Zn2+ （氧化反應）正極： Cu2+ + 2e- = Cu （還原反應）電池反應方程式：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液.原電池2022/9/2114 探究實驗2022/9/2113鹽橋的作用：Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極。原電池2022/9/21

7、15鹽橋的作用：Cl-向鋅鹽方向移動，K+2022/9/2114導線傳遞電子，溝通外電路；而鹽橋則傳遞正負離子，溝通內(nèi)電路。 鹽橋保持溶液電中性，使兩個燒杯中的溶液連成一個通路。 ZnSO4溶液CuSO4溶液原電池2022/9/2116導線傳遞電子，溝通外電路；而鹽橋則傳遞2022/9/2115氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應Cu2+2e- =Cu陰離子陽離子負極正極 原 電 池 原 理外電路內(nèi)電路原電池2022/9/2117氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電2022/9/21江西省鷹潭市第一中學 桂耀榮16此原電池的優(yōu)點：能產(chǎn)生持

8、續(xù)、穩(wěn)定的電流。原電池2022/9/21江西省鷹潭市第一中學 桂耀榮18此原電池的2022/9/21江西省鷹潭市第一中學 桂耀榮17 此原電池是由兩個半電池組成的（鋅和鋅鹽溶液構(gòu)成鋅半電池，銅和銅鹽溶液構(gòu)成銅半電池）；半電池中的反應就是半反應,即電極反應。原電池2022/9/21江西省鷹潭市第一中學 桂耀榮19 此原2022/9/2118氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池電解質(zhì)溶液鹽橋失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應Cu2+2e- =Cu陰離子陽離子負極正極 原 電 池 原 理外電路內(nèi)電路原電池2022/9/2120氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電2022/9/2119 將原電

9、池反應中的氧化反應與還原反應分開在兩個不同區(qū)域內(nèi)進行，再以適當?shù)姆绞竭B接起來，從而獲得了穩(wěn)定持續(xù)的電流。 原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的反應物的氧化還原能力。小 結(jié)原電池2022/9/2121 將原電池反應中的氧化反應與還原2022/9/2120原電池的組成兩個半電池 鋅半電池銅半電池鹽橋 利用同樣的原理，可以把其它氧化還原反應設計成各種原電池。原電池2022/9/2122原電池的組成兩個半電池 鋅半電池銅2022/9/2121利用反應Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應。 負極材料為Zn，

10、正極材料可用還原性比Zn弱的導體如(Pt或C),，電解質(zhì)溶液為含F(xiàn)eCl3溶液。原電池的應用（1）設計原電池用還原性較強的作負極，用氧化性較強的作正極。2022/9/2123利用反應Zn+2FeCl3=2FeCl2022/9/2122負極(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）正極(Pt或C)：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應）FeCl3PtPtFeCl3ZnZnCl22022/9/2124負極(Zn)：Zn-2e-=Zn2+（粗鋅中的雜質(zhì)碳等，與鋅、硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，產(chǎn)生氫氣的速率加快。實驗室制氫氣為什么用粗鋅而不用純鋅？原電池的應用（2）加快氧化還原反應的速率原理:

11、在原電池中,氧化反應和還原反應分別在兩極進行,使溶液中的粒子運動時相互干擾減小,使反應速率加快。粗鋅中的雜質(zhì)碳等，與鋅、硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，產(chǎn)生如：X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中， X的表面有Z析出， X與Y組成原電池時， Y為電池的負極。 X、Y、Z三種金屬的活動性順序是： 。（3）比較金屬活動性的強弱負極就是相對活潑的金屬、優(yōu)先反應的電極、發(fā)生氧化反應的電極。YXZ如：X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中， X的表面a c d b 把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c

12、相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為（ ）。練習：（4）保護、防止金屬腐蝕，解釋一些現(xiàn)象。新課程導學P48 例2a c d b 把a、b、c、d四塊金屬片浸請根據(jù)反應 ：2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設計原電池，你有哪些可行方案?FeCuFeCl3溶液FeCFe(NO3)3溶液FeAgFe2(SO4)3溶液電極反應式： 負極 Fe2e- Fe2+正極 2Fe3 2e- 2 Fe2+總反應式：2Fe3+ Fe 3 Fe2+ 負極材料為鐵，正極材料可用還原性比鐵弱的導體，電解質(zhì)溶液為含F(xiàn)e3+的鹽溶液。請根據(jù)反應 ：2Fe3+

13、+ Fe = 3 Fe 2+Fe練習 ： 根據(jù)反應:Fe+Cu2+=Fe2+Cu設計一套原電池。標出正負極、電極反應式和反應類型?？蛇x材料： Zn、 Fe 、Cu、 石墨棒、 塑料片 稀硫酸、硫酸銅溶液、氯化銅溶液 硫酸亞鐵溶液 、導線正極材料可以是石墨或是銅，但負極一定要用鐵，溶液應為硫酸銅或氯化銅的溶液。硫酸銅銅鐵參考練習 ： 根據(jù)反應:Fe+Cu2+=Fe2+Cu設計一套原第3課時發(fā)展中的化學電源第3課時發(fā)展中的化學電源1）化學電池有三大類型： 、 、 . 干電池 充電電池 燃料電池 2）特點：一次電池：不可充電， 如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學電池）二次電池：可循環(huán)利用，

14、放電過程是將 能轉(zhuǎn)化為 能； 充電過程是將 能轉(zhuǎn)化為 能。燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑連續(xù)使用， 最理想的燃料是 。（1）產(chǎn)物為水，無污染（2）與其它能源比，反應相同質(zhì)量，放出能量多（3）來源廣化學 電 電 化學H2 發(fā)展中的化學電源1）化學電池有三大類型： 干電池 二、常見的化學電池1.干電池(一次性電池)電極:Zn為負極,碳棒為正極電解液:NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊總反應： Zn+2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O電極方程式：負極(Zn):Zn2e-Zn2正極(C)：2MnO2 + 2NH4+ + 2e-= Mn2O3+2NH3+H2O(1)鋅

15、錳干電池二、常見的化學電池1.干電池(一次性電池)電極:Zn為負極,(2)堿性鋅錳干電池 隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。 體積小、性能好的堿性鋅錳電池應運而生。這類電池的重要特征是電解質(zhì)溶液由原來的中性變?yōu)殡x子導電性更好的堿性，負極也由鋅片改為鋅粉，反應面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。(2)堿性鋅錳干電池 隨著用電器朝著小型化、多銀鋅電池Zn為負極, Ag2O為正極 電解液: KOH溶液電極反應式: 負極:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正極:Ag2OH2O2e-2Ag2OH總反應式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2銀鋅電

16、池Zn為負極, Ag2O為正極 2、鉛蓄電池（二次電池）2、鉛蓄電池（二次電池）鉛蓄電池:電極：Pb為負極 PbO2為正極.電解液: 30%的H2SO4溶液總電池反應:PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O放電時：為原電池 負極(Pb) ：PbSO42-2e- PbSO4 正極(PbO2): PbO24HSO42-2e-PbSO42H2O 當有10mol電子轉(zhuǎn)移時，消耗 molH2SO4 10放電充電鉛蓄電池:電極：Pb為負極 PbO2為正極.電解液: 33、鋰電池3、鋰電池鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。負極： Li

17、 e- = Li+7g1mol鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的1兩極得失電子數(shù)相等。2電極反應式常用“=”，不用“”,不寫條件。3電極反應式中若有氣體生成，需加“”；若有固體生成，一般不標“”。原電池的總反應式把正極和負極的電極反應式相加而得。4還要注意電解質(zhì)溶液對產(chǎn)物存在形式的影響，堿性介質(zhì)的電極反應中不能出現(xiàn)H，酸性介質(zhì)的電極反應中不能出現(xiàn)OH。電極方程式的書寫注意事項 1兩極得失電子數(shù)相等。電極方程式的書寫注意事項 4、新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池。4、新型燃料電池

18、 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部燃料電池書寫注意事項：1.先寫出燃料與O2的反應，看生成物能否與電解質(zhì)反應，若能，寫出反應式，再將兩反應式相加，得總反應；若不能，則總反應就是燃料與O2 的反應。2.燃料作負極，失電子； O2作正極,得電子。（遵循得失電子守恒，電荷守恒）。3.關(guān)于O2處理： O2 得電子變成O2-,不能單獨存在。酸性溶液： O2與H+結(jié)合生成H2O;堿性或中性溶液： O2與H2O結(jié)合生成OH- 。4.先寫正極，再寫負極。負極=總反應正極燃料電池書寫注意事項：1.先寫出燃料與O2的反應，看生成物能氫氧燃料電池工作原理氫氧燃料電池工作原理氫氧燃料電池電極:Pt制作的惰性電極反應原理:b.堿性電解質(zhì)溶液（如KOH）總反應：正極: 負極:a.酸性電解質(zhì)溶液 (如硫酸)總反應： 正極:負極 : 2H2+4OH4e-4H2OO22H2O 4e-4OH 2H2O22H2