第一節(jié)原電池化學(xué)電源(上課用)解析

1、第一節(jié)原電池化學(xué)電源(上課用)解析一、原電池一、原電池1.1.定義：定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.2.構(gòu)成原電池的條件：構(gòu)成原電池的條件： 兩導(dǎo)體做電極兩導(dǎo)體做電極 （金屬和金屬或金屬和非金屬導(dǎo)體，兩不活潑（金屬和金屬或金屬和非金屬導(dǎo)體，兩不活潑 的導(dǎo)體石墨或的導(dǎo)體石墨或PtPt等。）等。） 形成閉合回路。形成閉合回路。 將兩電極插入電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）。將兩電極插入電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）。 自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。鹽橋鹽橋原電池形成的實(shí)質(zhì)：氧化還原反應(yīng)分開(kāi)在兩極進(jìn)行，原電池形成的實(shí)質(zhì)：氧化還原反應(yīng)分開(kāi)在兩極進(jìn)行，還原劑所失

2、去的電子通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。還原劑所失去的電子通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。本質(zhì)：負(fù)極金屬和正極附近的溶液反應(yīng)。本質(zhì)：負(fù)極金屬和正極附近的溶液反應(yīng)。Zn-2e- =Zn2+Cu2+2e- =Cue-e-e-總：總：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）形成閉合回路。）形成閉合回路。（2 2）平衡電荷。）平衡電荷。（）鹽橋的作用是什么？（）鹽橋的作用是什么？可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，使由它連接的兩溶液保持電使由它連接的兩溶液保持電中性中性，鹽橋保障了電子通過(guò)，鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解

3、和銅的析出過(guò)程使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行。得以繼續(xù)進(jìn)行。 導(dǎo)線的作用是傳遞電子，導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。則是溝通內(nèi)電路。雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念）雙液原電池的工作原理（有關(guān)概念）（）鹽橋中裝有含瓊膠的（）鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液，瓊膠的作用是防止管飽和溶液，瓊膠的作用是防止管中溶液流出，又能使離子可以在其中自由移動(dòng)。中溶液流出，又能使離子可以在其中自由移動(dòng)。 鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）形成閉合回路。）形成閉合回路。（2）平衡電荷。）平衡電荷。(3)雙液原電池雙液原電池的的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)能產(chǎn)

4、生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。定的電流。ABCDEF例例1：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？G水果水果HIJCuZnFe食鹽水食鹽水FeCl3ZnCl2C3.3.原電池電極的判斷原電池電極的判斷 （1 1）依據(jù)電子的流向（或電流的方向）：）依據(jù)電子的流向（或電流的方向）： （3 3）依據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)：）依據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)：（2 2）依據(jù)組成電極的材料：）依據(jù)組成電極的材料： 電子流出的一極是電子流出的一極是 ，電子流入的一極是電子流入的一極是 ?；顒?dòng)性強(qiáng)的一極是活動(dòng)性強(qiáng)的一極是 ， 活動(dòng)性差的一極是活動(dòng)性差的一極是 。發(fā)生氧化反應(yīng)的極是發(fā)生氧化反應(yīng)的極是 ， 發(fā)生還原反應(yīng)的極是發(fā)

5、生還原反應(yīng)的極是 。負(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極正極正極正極正極負(fù)極負(fù)極正極正極（5）依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：）依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：(4) 依據(jù)離子移動(dòng)方向：依據(jù)離子移動(dòng)方向：陰離子移向的一極是陰離子移向的一極是 。 陽(yáng)離子移向的一極是陽(yáng)離子移向的一極是 ，負(fù)極負(fù)極正極正極電極質(zhì)量減輕的極是電極質(zhì)量減輕的極是 ， 電極質(zhì)量增加或有氣體生電極質(zhì)量增加或有氣體生成的極是成的極是 。負(fù)極負(fù)極正極正極 例例2：用銅片、銀片、：用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、溶液、 AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的的 U型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池 的

6、敘述正確的是（的敘述正確的是（ ）在外電路中，電流由銅電極流向銀電極在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為：正極反應(yīng)為：Ag+e-=Ag實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與 該原電池反應(yīng)相同該原電池反應(yīng)相同A. B.C.D.C例：判斷右邊原電池的正、負(fù)極，例：判斷右邊原電池的正、負(fù)極， 并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。AFeClFeCl3 3溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：Cu -2e =Cu 2+ 正極：正極：2Fe3+ +2e - = 2Fe2+Cu C4.4.電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)電極反

7、應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) （1）要注意溶液酸堿性，產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。）要注意溶液酸堿性，產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。（2）通常將總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，從）通常將總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)式，從 而得到較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式。而得到較難寫(xiě)出的電極反應(yīng)式。3. 據(jù)報(bào)道，我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)據(jù)報(bào)道，我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是（下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是（ ）A.正極反應(yīng)式為：正極反應(yīng)式為：O2+

8、2H2O+4e=4OHB.工作一段時(shí)間后，電解液中工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變的物質(zhì)的量不變C.該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2+O2=2H2OD.用該電池電解用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生溶液，產(chǎn)生 2.24 L Cl2 (標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移D5.5.原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用(1) (1) 加快氧化還原反應(yīng)的速率。加快氧化還原反應(yīng)的速率。（2 2）比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱）比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱例：有例：有A、B、C、D四種金屬，將四種金屬，將A與與B用導(dǎo)線聯(lián)用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來(lái)浸入稀結(jié)起來(lái)浸入稀H2SO4中，

9、中，B極產(chǎn)生氣泡，將極產(chǎn)生氣泡，將A、D分別浸入等濃度鹽酸中，分別浸入等濃度鹽酸中，D比比A反應(yīng)劇烈，將反應(yīng)劇烈，將Cu浸入浸入B的鹽溶液中，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入的鹽溶液中，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液中，有金屬的鹽溶液中，有金屬C析出，據(jù)此判斷它們的活析出，據(jù)此判斷它們的活潑性由強(qiáng)到弱的順序是（潑性由強(qiáng)到弱的順序是（ ）、 、 、B（3 3）金屬腐蝕快慢比較及金屬的保護(hù)）金屬腐蝕快慢比較及金屬的保護(hù)金屬腐蝕的快慢程度：金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽(yáng)極原電池的負(fù)極化學(xué)腐蝕原電池的正電解池的陽(yáng)極原電池的負(fù)極化學(xué)腐蝕原電池的正極電解池的陰極極電解池的陰極（4 4）設(shè)計(jì)電池、尋求和制造化學(xué)

10、電源）設(shè)計(jì)電池、尋求和制造化學(xué)電源例：利用反應(yīng)例：利用反應(yīng)Zn+2FeClZn+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2 ，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電，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(huà)出原電池的示意圖，池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫(huà)出原電池的示意圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)。并寫(xiě)出電極反應(yīng)。 G Zn Pt FeClFeCl3 3溶液溶液鹽橋鹽橋Zn Zn C C ZnClZnCl2 2溶液溶液FeClFeCl3 3溶液溶液 G G 負(fù)極（負(fù)極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+

11、（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）方法歸納：方法歸納：1、將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)、將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)，分別做原電池的負(fù)極和正極。反應(yīng)，分別做原電池的負(fù)極和正極。2、確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可、確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接做負(fù)極，如為氣體或溶液中的還原性離子可用該金屬直接做負(fù)極，如為氣體或溶液中的還原性離子可用惰性電極做負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)用惰性電極做負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。極材料活潑。3、確定電解質(zhì)溶液：一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液、確定電解質(zhì)溶液：一般選用反應(yīng)物中的

12、電解質(zhì)溶液4、構(gòu)成閉合回路、構(gòu)成閉合回路理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。分類分類: : 一次電池又稱不可充電電池一次電池又稱不可充電電池 如：干電池如：干電池 二次電池又稱充電電池二次電池又稱充電電池 蓄電池蓄電池 燃料電池燃料電池二、化學(xué)電源二、化學(xué)電源電極：電極：Zn為負(fù)極，碳棒為正極為負(fù)極，碳棒為正極電解質(zhì)：電解質(zhì)：NH4Cl 負(fù)極負(fù)極(Zn)：Zn2e- Zn2（1 1）干電池）干電池1.1.一次電池一次電池正極正極2222222MnOH OeMnOOHOH24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHC

13、l（MnO2和和C）：）：（2）堿性鋅堿性鋅- -錳干電池錳干電池負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：ZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考寫(xiě)出該電池的正負(fù)極反應(yīng)式思考寫(xiě)出該電池的正負(fù)極反應(yīng)式酸性鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn)酸性鋅錳干電池優(yōu)點(diǎn):存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題:如何改進(jìn)如何改進(jìn)?用氫氧化鉀代替氯化銨作電解質(zhì)用氫氧化鉀代替氯化銨作電解質(zhì)制作簡(jiǎn)單制作簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜價(jià)格便宜.會(huì)發(fā)生自放電使電壓下降會(huì)發(fā)生自放電使電壓下降,縮短存放時(shí)間縮短存放時(shí)間.電極電極: Zn為負(fù)極為負(fù)極,Ag2O為

14、正極為正極電解液電解液: KOH溶液溶液負(fù)極負(fù)極:Zn2OH2e-Zn(OH)2正極正極:Ag2OH2O2e-2Ag2OH(3)銀鋅電池銀鋅電池總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 4.4.如圖為一種鈕扣微型電池，其電極分別為如圖為一種鈕扣微型電池，其電極分別為AgAg2 2O O和和ZnZn電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液是液是KOHKOH溶液，俗稱銀鋅電池，該電池的電極反應(yīng)式為：溶液，俗稱銀鋅電池，該電池的電極反應(yīng)式為：Zn Zn +Ag+Ag2 2O= ZnO+2AgO= ZnO+2Ag根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說(shuō)法正確的根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說(shuō)法正確

15、的是是 A A、鋅為負(fù)極，、鋅為負(fù)極，AgAg2 2O O為為 正極；正極； B B、放電時(shí)正極附近溶液的、放電時(shí)正極附近溶液的PHPH值升高；值升高； C C、放電時(shí)負(fù)極附近溶液的、放電時(shí)負(fù)極附近溶液的PHPH值升高；值升高；D D、溶液中陰離子向正極方向移動(dòng)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng)。、溶液中陰離子向正極方向移動(dòng)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng)。 AB 電極：電極：PbPb為負(fù)極；為負(fù)極；PbOPbO2 2為正極為正極. .電解液：電解液：H H2 2SOSO4 4溶液溶液充電：充電：陽(yáng)極（氧化）陽(yáng)極（氧化）: :陰極（還原）陰極（還原）: :總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)：PbOPbO2 2PbPb2H2H2

16、 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 2H2H2 2O O鉛蓄電池鉛蓄電池負(fù)極負(fù)極(Pb)(Pb)：正極正極(PbO(PbO2 2) )：放電：放電：2.2.二次電池二次電池當(dāng)向外提供電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量為當(dāng)向外提供電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量為 。 鉛蓄電池在放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加鉛蓄電池在放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加。 PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O OPbSOPbSO4 42H2H2 2O - 2eO - 2e- -

17、 PbOPbO2 24H4HSOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4 + 2e+ 2e- -PbPbSOSO4 42-2-5.5.鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極極板是惰鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極極板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：性材料，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+ +2SO+2SO4 42- 2- 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O請(qǐng)回答下列問(wèn)題：放電時(shí)：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是正極的電極反應(yīng)式是 ； 電解液中電解液中H H2 2SOSO4 4的濃度將的濃度將 ； 當(dāng)外電路通過(guò)當(dāng)外電路通過(guò)1mol1mol電子時(shí)

18、，理論上負(fù)極板的電子時(shí)，理論上負(fù)極板的 質(zhì)量增質(zhì)量增 加加 g g。 放電放電充電充電PbOPbO2 2 +2e+2e- - +4H+4H+ +SO+SO4 42- 2- =PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O(-) Pb (-) Pb 2e2e- - + SO+ SO4 42- 2- = PbSO= PbSO4 4減小減小48486.6.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高 能電池相比，該電池長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。能電池相比，該電池長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。 高鐵電池的總反應(yīng)為：高鐵電池的總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是（下列敘述不正確的是（ ）A放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e2OHZn(OH)2B充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為： Fe(OH)33e5OHFeO424H2O C放電時(shí)每轉(zhuǎn)移放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有電子，正極有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 3Zn2K2FeO48H2O C氫氧燃料電池氫氧燃料電池3.燃料電池燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性 負(fù)極正極堿性 負(fù)極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-