原電池化學(xué)電源上課用解析實用教案

1、會計學(xué)1原電池化學(xué)電源原電池化學(xué)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(xué)能轉(zhuǎn)化把化學(xué)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(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(jìn)行的進(jìn)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(jìn)的實質(zhì)：氧化還原反應(yīng)分開在兩極進(jìn)行，還原劑所失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。行，還原劑所失去的電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑。本質(zhì)本質(zhì)(bnzh)(bnzh)：負(fù)極金屬和正極附近的溶液反應(yīng)：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）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(jìn)行。以繼續(xù)進(jìn)行。 導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝導(dǎo)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?qiáng)的一極是活動性強(qiáng)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(fù)極負(fù)極負(fù)極負(fù)極正極正極

6、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(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 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(xué)溶液中發(fā)生的化學(xué)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(fù)極，原電

7、池的正、負(fù)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(fù)極負(fù)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(yùn)會期間為運(yùn)動員提的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會期間為運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)弱金屬活動性強(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)結(jié)用導(dǎo)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(qiáng)到弱的順析出，據(jù)此判斷它們的活潑性由強(qiáng)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(hù)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：電解池的陽極原電池的負(fù)極化學(xué)腐蝕原電池電解池的陽極原電池的負(fù)極化學(xué)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(xué)電源電池、尋求和制造化學(xué)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(fù)極（負(fù)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(fù)極和正極。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，如為氣體用該金屬直接做負(fù)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(fù)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(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。須不如負(fù)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(jìn)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(jìn)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(xué)二、化學(xué)(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(fù)極為負(fù)極(fj)，碳棒為正，碳棒為正極極電解質(zhì)：電解質(zhì)：NH4Cl 負(fù)極負(fù)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(fù)極負(fù)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(fù)極反應(yīng)式思考寫出該電池的正負(fù)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(jìn)如何改進(jìn)?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(fù)極為負(fù)極(fj),Ag2O為正為正極極電解液電解液: KOH溶液溶液(rngy)負(fù)極負(fù)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(fù)極，、鋅為負(fù)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(fù)極附近溶液的、放電時負(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，陽離子向負(fù)極方向移動。、溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負(fù)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(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(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(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(dinch)(dinch)當(dāng)向外提供當(dāng)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(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加鉛蓄電池在放電過程中，負(fù)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(fù)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(fù)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(dāng)外電路通過當(dāng)外電路通過1mol1mol電子時，理論上負(fù)極板的電子時，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- - + + 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(fù)極反應(yīng)為：放電時負(fù)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(qiáng)放

22、電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)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(fù)極正極堿性 負(fù)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(fù)極是負(fù)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)