原電池工作原理

1、化學(xué)化學(xué)2判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，并思考原電池的構(gòu)成條件判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池，并思考原電池的構(gòu)成條件 知識回顧知識回顧CuCCuZn鹽橋內(nèi)裝含內(nèi)裝含KCl飽和溶液的飽和溶液的瓊脂瓊脂 ，離子在鹽橋中能移動。，離子在鹽橋中能移動。鹽橋鹽橋：鹽橋的作用鹽橋的作用：溝通內(nèi)電路溝通內(nèi)電路 ，使，使連接的兩溶液保持連接的兩溶液保持電中性電中性。鹽橋鹽橋【實驗實驗1】CuSO4此電池的優(yōu)點此電池的優(yōu)點:能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。溫故知新溫故知新原電池基礎(chǔ)知識原電池基礎(chǔ)知識將將化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置的裝置借助借助氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生電流電流的裝置的

2、裝置必須發(fā)生必須發(fā)生氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) (1)必須有必須有兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料作電極；作電極； (2) 兩個電極必須插入兩個電極必須插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中；中； (3)兩個電極必須兩個電極必須相連并形成相連并形成閉合回路閉合回路。原電池由原電池由電極電極、電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液、容器容器三部分組成三部分組成原電池由原電池由兩個半電池兩個半電池組成組成，兩個半電池通過兩個半電池通過鹽橋鹽橋連接連接鹽橋鹽橋化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置較活潑的金屬較活潑的金屬失去電失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑金屬子從較活潑金屬( (負極負極

3、) )通過外電路流向通過外電路流向較不較不活潑的金屬活潑的金屬( (正極正極) )。Mne-Mn+氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)Nm+me-N比較項目比較項目正正 極極負負 極極電子流動方向電子流動方向電子流入電子流入電子流出電子流出金屬活潑性金屬活潑性相對不活潑相對不活潑相對活潑相對活潑電極反應(yīng)電極反應(yīng)Nm+ + me- = N(還原反應(yīng)還原反應(yīng))M - ne- = Mn+(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))電極質(zhì)量變化電極質(zhì)量變化增大或不變增大或不變一般：減小一般：減小離子移動方向離子移動方向陽離子陽離子移向該極移向該極 陰離子陰離子移向該極移向該極用銅片、銀片、用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、溶液

4、、AgNO3溶液、導(dǎo)線溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的的U型管）構(gòu)成一個原電池。型管）構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是 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 ： A g+ e-= A g ，實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作，實驗過程中取出鹽橋，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)與該原溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同電池反應(yīng)相同A. B.C

5、.D. 【鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1】C練習(xí)練習(xí)2：根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計：根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池：一個原電池： Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池的裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出此原電池的裝置簡圖；裝置簡圖；注明原電池的正極和負極；注明原電池的正極和負極；注明外電路中電子的流向；注明外電路中電子的流向；寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。負極負極： 2e- 2+正極正極C：2Ag+2e- 2AgCCu AgNO3CuSO4+e-裝置可采用燒杯和鹽橋，裝置可采用燒杯和鹽橋， 畫出此原電池的裝

6、置簡圖；畫出此原電池的裝置簡圖；注明原電池的正極和負極；注明原電池的正極和負極；注明外電路中電子的流向；注明外電路中電子的流向；寫出兩個電極上的電極反寫出兩個電極上的電極反應(yīng)。應(yīng)。 Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s)G G CA AB B反思反思原電池一定要有活潑性不同的原電池一定要有活潑性不同的兩電極嗎？兩電極嗎？不一定。不一定。因為原電池的電極材料本身可以不參加因為原電池的電極材料本身可以不參加反應(yīng)，而只起到反應(yīng)，而只起到導(dǎo)電導(dǎo)電和做和做載體載體的作用。的作用。例如燃料電池。例如燃料電池。CuAlNaOH溶液溶液【鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2】確定下列原電池的正負

7、極，確定下列原電池的正負極，寫出各原電池的電極反應(yīng)式和總方程式。寫出各原電池的電極反應(yīng)式和總方程式。CuAl 稀硫酸稀硫酸CuAl 濃濃HNO3電極方程式規(guī)律電極方程式規(guī)律1、遵循離子反應(yīng)方程式書寫規(guī)律、遵循離子反應(yīng)方程式書寫規(guī)律2、負極負極還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)為氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)為氧化產(chǎn)物， 正極：氧化劑的電子為還原產(chǎn)物。正極：氧化劑的電子為還原產(chǎn)物。 注意溶液的注意溶液的酸堿酸堿性不同，產(chǎn)物的書寫形性不同，產(chǎn)物的書寫形式不同式不同3、氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、氧化還原反應(yīng)得失電子守恒:4、負極負極+ 正極正極=總反應(yīng)總反應(yīng)燃燃 料料 電電 池池介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2

8、+ = 2H2O 酸性酸性負極負極正極正極中性中性負極負極 正極正極堿性堿性負極負極正極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-氫氧燃料電池氫氧燃料電池 (1)電極電極:惰性電極（石墨或惰性電極（石墨或Pt）(2)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液固體燃料電池固體燃料電池介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 負負極極正正極極負負極極 正正極極2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-

9、= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 構(gòu)建原電池，測出正負極，構(gòu)建原電池，測出正負極，負極金屬活潑性正極金屬負極金屬活潑性正極金屬【例例】把把a、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，相連時，a為負為負極；極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上極上產(chǎn)生大量氣泡，產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，相連時，d質(zhì)量減輕，則四種質(zhì)量減輕，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為：金屬的活動性順序由強到弱的為： ( )Aa b c d Ba

10、c d b Cc a b . d Db d c a B B2.加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率氧化還原反應(yīng)一經(jīng)設(shè)計成原電池，反應(yīng)速率氧化還原反應(yīng)一經(jīng)設(shè)計成原電池，反應(yīng)速率會大大加快會大大加快答：答： 加熱；加熱； 加入加入Cu或或CuSO4、CuCl2等。等。適當增大適當增大硫酸的濃度；硫酸的濃度；鋅粒換用鋅粉；鋅粒換用鋅粉； 純鋅換用粗鋅；純鋅換用粗鋅；【例例1】為了加快鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣的速率，為了加快鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣的速率， 可采取哪些措施？可采取哪些措施？3.3.制做化學(xué)電源制做化學(xué)電源從理論上講，自發(fā)進行的從理論上講，自發(fā)進行的放熱的氧化還放熱的氧化還原

11、反應(yīng)原反應(yīng)均可設(shè)計成原電池均可設(shè)計成原電池【例例1】在理論上下列反應(yīng)中可設(shè)計成原電池在理論上下列反應(yīng)中可設(shè)計成原電池 的是（）的是（） A C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) H0 B Ba(OH)28H2O(s)NH4Cl(s)BaCl2(aq) 2NH3H2O(l)8H2O(l) H0 C CaC2(s)2H2O(l)Ca(OH)2(s)C2H2(g) H0 D CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H0 D D【練習(xí)練習(xí)】請根據(jù)反應(yīng)請根據(jù)反應(yīng) 2I- + 2Fe3+ = 2Fe2+I2設(shè)計一個原電池，畫出裝置圖，寫出電設(shè)計一個原電池，畫出裝置圖，寫出電極反應(yīng)式極反應(yīng)式

12、Fe2e-Fe2+2Fe3+2e-2 Fe2+電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液： FeCl3溶液溶液 FeFeCl2FeCl3C普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鎳鎳鎘鎘電電池池 鎳氫電池鎳氫電池 鋰電池鋰電池常見化學(xué)電源常見化學(xué)電源紐扣電池紐扣電池用途廣泛的電池用途廣泛的電池用于用于“神六神六”的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池紐扣電池紐扣電池最小燃料電池直徑只有3毫米1.鋅銀鈕扣電池鋅銀鈕扣電池正極：正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH負極：負極：Zn +2OH-2e- =ZnO+H2O總反應(yīng)：總

13、反應(yīng)： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag電極分別為電極分別為Ag2O和和Zn電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOH化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池等氫氧燃料電池等鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池化學(xué)電池的分類化學(xué)電池的分類干電池負極：負極：Zn 2e- - = Zn2+（負極）（負極）（正極）（正極）2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn

14、(NH3)4Cl2正極：正極：鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結(jié)構(gòu)錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等2、普通干電池普通干電池其他干電池：其他干電池： 堿性鋅堿性鋅- -錳干電池、錳干電池、銀銀- -鋅紐扣電池等鋅紐扣電池等優(yōu)點：優(yōu)點：攜帶方便攜帶方便缺點：缺點：電量小，污染大電量小，污染大3、堿性鋅、堿性鋅-錳干電池錳干電池電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOH負極：負極：ZnZnZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：正極：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較

15、貴多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電和連續(xù)放電電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2單位質(zhì)量的電極材單位質(zhì)量的電極材料放出電能的大小料放出電能的大小可充電電池也稱為可充電電池也稱為_電池，電池，可以反復(fù)可以反復(fù)_電和電和_電，電，是電池發(fā)展的一個重要方向。是電池發(fā)展的一個重要方向。二次二次放放充充鉛蓄電池鉛蓄電池鋰電池鋰電池 放電過程放電過程負極：負極：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) Pb+SO42-2e-=PbSO4正極：正極：還原反應(yīng)還原反應(yīng) PbO2+4H+SO4

16、2-+2e-=2PbSO4 +2H2O 充電過程充電過程陰極陰極( (接電源負極接電源負極) )：還原反應(yīng)還原反應(yīng) PbSO4+2e-=Pb+SO42-陽極陽極( (接電源正極接電源正極) )：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電放電充電充電放電過程總反應(yīng)：放電過程總反應(yīng)： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充電過程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 鉛蓄電池鉛蓄電池用途：用途：優(yōu)點：優(yōu)點：主要缺點：主要缺點：電動自行車、汽車、發(fā)電站等都

17、要用到它電動自行車、汽車、發(fā)電站等都要用到它可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉安全可靠、價格低廉比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境 燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。（氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池） 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)負極負極: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正極正極: O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):

18、 2H2+O2=2H2O負極：負極： 2H2-4e-=4H+正極：正極： O2+4H+4e-=2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O【例例2】有人將鉑絲插入氫氧化鉀溶液中作電極，并有人將鉑絲插入氫氧化鉀溶液中作電極，并在兩極片上分別通甲烷和氧氣形成電池，從而設(shè)計出在兩極片上分別通甲烷和氧氣形成電池，從而設(shè)計出一種燃料電池。該電池中通甲烷的鉑絲為一種燃料電池。該電池中通甲烷的鉑絲為 極，發(fā)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為生的電極反應(yīng)為 。該電池工作時（放電）反應(yīng)的總化學(xué)方程式該電池工作時（放電）反應(yīng)的總化學(xué)方程式為為 。電池工作時溶液的電池工作時溶液的pH值將值將 （填（填“不變不變”、“變變小小”

19、、“變大變大”）。）。 負負CH410OH8eCO327H2OCH42O22KOHK2CO33H2O變小變?。ǎ┠芰哭D(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。（）易維護，可在各種環(huán)境下工作。判斷電池優(yōu)劣的標準判斷電池優(yōu)劣的標準 （）比能量 符號(Wh/kg)，(Wh/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少（）比功率符號是W/kg，W/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大?。?）電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質(zhì)量好?；瘜W(xué)電池優(yōu)點化學(xué)電池優(yōu)點民用軍用動力電池動力電池電池的

20、應(yīng)用電池的應(yīng)用二次儲能電池應(yīng)用方向移動電站移動電站小型蓄電小型蓄電殺蟲燈太陽能蓄電器太陽能路燈草坪燈發(fā)電輔助電站發(fā)電輔助電站固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯氧化釔為電解固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子（質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子（O2）在其）在其間通過，該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極間通過，該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是（均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是（ ） A有有O2參加反應(yīng)的參加反應(yīng)的a極為電池的負極極為電池的負極Bb極的電極反應(yīng)為：極的電極反應(yīng)為：H2 - 2e- =2H+Ca極的電極反應(yīng)為：極的電極反應(yīng)為：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-