原電池化學電源上課用解析實用教案

1、會計學1原電池化學電源原電池化學電源(dinyun)上課用解析上課用解析第一頁，共26頁。一、原電池一、原電池1.1.定義定義(dngy)(dngy)：把化學能轉(zhuǎn)化把化學能轉(zhuǎn)化(zhunhu)(zhunhu)為電能的裝置。為電能的裝置。2.2.構(gòu)成構(gòu)成(guchng)(guchng)原電池的條件：原電池的條件： 兩導體做電極兩導體做電極 （金屬和金屬或金屬和非金屬導體，兩不活潑金屬和金屬或金屬和非金屬導體，兩不活潑 的導體石墨或的導體石墨或PtPt等。）等。） 形成形成閉合回路閉合回路。 將兩電極插入電解質(zhì)將兩電極插入電解質(zhì)溶液（或熔融溶液（或熔融的電解質(zhì)）。的電解質(zhì)）。 自發(fā)自發(fā)進行的進行的

2、氧化還原氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)。第1頁/共26頁第二頁，共26頁。鹽橋鹽橋原電池形成原電池形成(xngchng)(xngchng)的實質(zhì)：氧化還原反應(yīng)分開在兩極進的實質(zhì)：氧化還原反應(yīng)分開在兩極進行，還原劑所失去的電子通過導線轉(zhuǎn)移給氧化劑。行，還原劑所失去的電子通過導線轉(zhuǎn)移給氧化劑。本質(zhì)本質(zhì)(bnzh)(bnzh)：負極金屬和正極附近的溶液反應(yīng)：負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）平衡(pnghng)(pnghng)電荷

3、。電荷。第2頁/共26頁第三頁，共26頁。（）鹽橋的作用是什么？（）鹽橋的作用是什么？可提供定向可提供定向(dn xin)(dn xin)移動移動的陰陽離子，使由它連接的兩溶的陰陽離子，使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子液保持電中性，鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移通過外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過程得，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進行。以繼續(xù)進行。 導線的作用是傳遞電子，溝導線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。通內(nèi)電路。雙液原電池的工作原理（有關(guān)雙液原電池的工作原理（有關(guān)(yugun)概念）概念）（

4、）鹽橋中裝有含瓊膠的（）鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液，瓊膠的作用是防止飽和溶液，瓊膠的作用是防止(fngzh)管中溶液流出，又能使離子可以在其中自由移動。管中溶液流出，又能使離子可以在其中自由移動。 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。第3頁/共26頁第四頁，共26頁。(3)雙液原電池的雙液原電池的優(yōu)點：優(yōu)點：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定定(wndng)的的電流。電流。第4頁/共26頁第五頁，共26頁。ABCDEF例例1：下列哪些裝置：下列哪些裝置(zhungzh)能構(gòu)成原電池？能構(gòu)成原電池？G水果水果HIJCuZnFe食鹽水食鹽水

5、FeCl3ZnCl2C第5頁/共26頁第六頁，共26頁。3.3.原電池電極原電池電極(dinj)(dinj)的判斷的判斷 （1 1）依據(jù)電子）依據(jù)電子(dinz)(dinz)的流向（或電流的方向）的流向（或電流的方向）： （3 3）依據(jù)電極）依據(jù)電極(dinj)(dinj)發(fā)生的反應(yīng)：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 ?；顒有詮姷囊粯O是活動性強的一極是 ，活動性差的一極是活動性差的一極是 。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)生還原反應(yīng)的極是 。負極負極負極負極正極正極

6、正極正極負極負極正極正極（5）依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：）依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：(4) 依據(jù)離子移動方向：依據(jù)離子移動方向：陰離子移向的一極是陰離子移向的一極是 。 陽離子移向的一極是陽離子移向的一極是 ，負極負極正極正極電極質(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 。負極負極正極正極 第6頁/共26頁第七頁，共26頁。將銅片浸入將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學溶液中發(fā)生的化學反應(yīng)與反應(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第7頁/共26頁第八頁，共26頁。例：判斷右邊例：判斷右邊(yu bian)(yu bian)原電池的正、負極，原電

7、池的正、負極， 并寫出電極反應(yīng)式。并寫出電極反應(yīng)式。AFeCl3FeCl3溶液溶液(rngy)(rngy)負極負極(fj)：Cu -2e =Cu 2+ 正極：正極：2Fe3+ +2e - = 2Fe2+Cu C4.4.電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫 （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)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，從）通常將總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，從 而得到較難寫出的電極反應(yīng)式。而得到較難寫出的電極反應(yīng)式。第8頁/共26頁第九頁，共26頁。3. 據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧

8、燃料電池車將在北京奧運會期間為運動員提的氫氧燃料電池車將在北京奧運會期間為運動員提供服務(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+2H2O+4e=4OHB.工作工作(gngzu)一段時間后，電解液中一段時間后，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 (標準狀況標準狀況)時，有時，有0.1

9、mol電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移D第9頁/共26頁第十頁，共26頁。5.5.原電池原理原電池原理(yunl)(yunl)的應(yīng)用的應(yīng)用(1) (1) 加快氧化加快氧化(ynghu)(ynghu)還原反應(yīng)的速還原反應(yīng)的速率。率。（2 2）比較）比較(bjio)(bjio)金屬活動性強弱金屬活動性強弱例：有例：有A、B、C、D四種金屬，將四種金屬，將A與與B用導線聯(lián)結(jié)用導線聯(lián)結(jié)起來浸入稀起來浸入稀H2SO4中，中，B極產(chǎn)生氣泡，將極產(chǎn)生氣泡，將A、D分別浸分別浸入等濃度鹽酸中，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的的鹽溶液中，無明顯變化，如果把銅浸入鹽溶液中，無明顯變化，如果把銅浸入

10、C的鹽溶液中的鹽溶液中，有金屬，有金屬C析出，據(jù)此判斷它們的活潑性由強到弱的順析出，據(jù)此判斷它們的活潑性由強到弱的順序是（序是（ ）、 、 、B第10頁/共26頁第十一頁，共26頁。（3 3）金屬腐蝕快慢）金屬腐蝕快慢(kuimn)(kuimn)比較及金屬的保護比較及金屬的保護金屬腐蝕的快慢程度：金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕原電池電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕原電池的正極的正極(zhngj)(zhngj)電解池的陰極電解池的陰極第11頁/共26頁第十二頁，共26頁。（4 4）設(shè)計）設(shè)計(shj)(shj)電池、尋求和制造化學電源電池、尋求和制造化學電源例：利用反應(yīng)例：

11、利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設(shè)計，設(shè)計(shj)(shj)一個單液一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，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(yīng)。并寫出電極反應(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 負極（負極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化（氧化(ynghu)反應(yīng)）反應(yīng)）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）（還原反

12、應(yīng)）第12頁/共26頁第十三頁，共26頁。方法方法(fngf)歸納：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、將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個反應(yīng)，分別反應(yīng)，分別(fnbi)做原電池的負極和正極。做原電池的負極和正極。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極，如為氣體用該金屬直接做負極，如為氣體(qt)或溶液中的還原性或溶液中的還原性離子可用惰性電極做負極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必離子可用惰性電極做負極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負極材料活潑。須不如負極材料活潑。3、確定電解質(zhì)溶液確定電解質(zhì)溶液：

13、一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液：一般選用反應(yīng)物中的電解質(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)進行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。第13頁/共26頁第十四頁，共26頁。分類分類(fn li):(fn li): 一次電池一次電池(dinch)(dinch)又稱不可充電電池又稱不可充電電池(dinch)(dinch) 如：干電池如：干電池(dinch)(dinch) 二次電池二次電池(dinch)(dinch)又稱充電電池又稱充電電池(dinch)(dinch) 蓄電池蓄電池(dinch)(dinch) 燃料電池燃料電池(dinch)(din

14、ch)二、化學二、化學(huxu)(huxu)電電源源第14頁/共26頁第十五頁，共26頁。電極：電極：Zn為負極為負極(fj)，碳棒為正，碳棒為正極極電解質(zhì)：電解質(zhì)：NH4Cl 負極負極(fj)(Zn)：Zn2e- Zn2（1 1）干電池）干電池1.1.一次電池一次電池(dinch)(dinch)正極正極2222222M nOH OeM nOOHOH24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl（MnO2和和C）：）：第15頁/共26頁第十六頁，共26頁。（2）堿性）堿性(jin xn)鋅鋅-錳干電池錳干電池負極負極(fj)：正極正極(zhngj)：ZnMnO2Zn + 2

15、OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考寫出該電池的正負極反應(yīng)式思考寫出該電池的正負極反應(yīng)式酸性酸性鋅錳干電池優(yōu)點鋅錳干電池優(yōu)點:存在的問題存在的問題:如何改進如何改進?用用氫氧化鉀氫氧化鉀代替代替氯化銨氯化銨作電解質(zhì)作電解質(zhì)制作簡單制作簡單,價格便宜價格便宜.會發(fā)生自放電使電壓下降會發(fā)生自放電使電壓下降,縮短存放時間縮短存放時間.第16頁/共26頁第十七頁，共26頁。電極電極: Zn為負極為負極(fj),Ag2O為正為正極極電解液電解液: KOH溶液溶液(rngy)負極負極:Zn2

16、OH2e-Zn(OH)2正極正極:Ag2OH2O2e-2Ag2OH(3)銀鋅電池銀鋅電池(dinch)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 第17頁/共26頁第十八頁，共26頁。4.4.如圖為一種鈕扣微型電池，其電極如圖為一種鈕扣微型電池，其電極(dinj)(dinj)分別為分別為Ag2OAg2O和和ZnZn電解質(zhì)電解質(zhì)溶液是溶液是KOHKOH溶液，俗稱銀鋅電池，該電池的電極溶液，俗稱銀鋅電池，該電池的電極(dinj)(dinj)反應(yīng)式為：反應(yīng)式為：Zn +Ag2O= ZnO+2AgZn +Ag2O= ZnO+2Ag根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說法正確

17、的是根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說法正確的是 A A、鋅為負極，、鋅為負極，Ag2OAg2O為為 正極；正極； B B、放電時正極附近溶液的、放電時正極附近溶液的PHPH值升高；值升高； C C、放電時負極附近溶液的、放電時負極附近溶液的PHPH值升高；值升高；D D、溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負極方向移動。、溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負極方向移動。 AB 第18頁/共26頁第十九頁，共26頁。電極：電極：PbPb為負極；為負極；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(chng din)(chng din)：陽極（氧化

18、）陽極（氧化）: :陰極（還原）陰極（還原）: :總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)：PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 2H2H2 2O O鉛蓄電池鉛蓄電池負極負極(Pb)(Pb)：正極正極(PbO(PbO2 2) )：放電：放電：2.2.二次電池二次電池(dinch)(dinch)當向外提供當向外提供0.5mol0.5mol電子時，消耗硫酸電子時，消耗硫酸(li sun)(li sun)的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為 。 0.5mol鉛蓄電池在放電過程中，負極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加鉛蓄電池在放電過程中，負極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加。 PbPbSOSO4 42-2

19、-2e2e- -PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O OPbSOPbSO4 42H2H2 2O O - - 2e 2e- - PbOPbO2 24H4HSOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4 + 2e+ 2e- -PbPbSOSO4 42-2-第19頁/共26頁第二十頁，共26頁。5.5.鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負極極板是惰性材料鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負極極板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO4Pb+PbO2+4H+2SO42

20、- 2PbSO42H2O2H2O請回答請回答(hud)(hud)下列問題：放電時：下列問題：放電時：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H2SO4H2SO4的濃度將的濃度將 ； 當外電路通過當外電路通過1mol1mol電子時，理論上負極板的電子時，理論上負極板的 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- - + + SOSO4 42- 2- = PbSO= PbSO4 4減小減小4848第20頁

21、/共26頁第二十一頁，共26頁。6.6.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，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓能電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓(diny)(diny)。 高鐵電池的總反應(yīng)為：高鐵電池的總反應(yīng)為：下列下列(xili)敘述不正確的是（敘述不正確的是（ ）A放電時負極反應(yīng)為：放電時負極反應(yīng)為：Zn2e2OHZn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：充電時陽極反應(yīng)為： Fe(OH)33e5OHFeO424H2O C放電時每轉(zhuǎn)移放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有電子，正極有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強放

22、電時正極附近溶液的堿性增強3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 3Zn2K2FeO48H2O C第21頁/共26頁第二十二頁，共26頁。3.燃料電池燃料電池(rn lio din ch)介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性 負極正極堿性 負極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-第22頁/共26頁第二十三頁，共26頁。7.7.下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是敘述不正確的是A Aa a電極電極(dinj)(dinj)是負極是負極B Bb b電極電極(dinj)(dinj)的電極的電極(dinj)(dinj)反應(yīng)為：反應(yīng)為：4OH4OH4e- 4e- 2H2O+O22H2O+O2C C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)