【化學】原電池（教學課件） 高二化學同步備課系列（人教版2019選擇性必修1）

第1講

原電池新人教版化學選擇性必修一第四章化學反應與電能第一節(jié)原電池復習導入1.定義把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，稱為原電池2.構(gòu)成條件①具有兩個能導電的電極②具有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)④能自發(fā)進行氧化還原反應一般為兩種活動性不同的金屬或金屬與能導電的非金屬（石墨等）③電極間形成閉合回路用導線連接兩極與電解質(zhì)溶液共同形成閉合回路，也可以讓兩個電極直接接觸一般負極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應原電池即原電池的總反應復習導入3.粒子移動方向外電路：內(nèi)電路：陽離子→正極陰離子→

負極

負極→正極正極→負極電子e-：電流I：負極正極“電子不下水，離子不上岸”

模塊一原電池的原理實驗4-1實驗4-1雙液

-鹽橋原電池的優(yōu)點

使原電池中的氧化反應和還原反應近乎完全隔離,在不同區(qū)域之間實現(xiàn)了電子的定向移動,使原電池能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流并有利于最大限度地將化學能轉(zhuǎn)化為電能。一、原電池的原理1.雙液-鹽橋原電池

鹽橋裝有飽和的KCl等溶液和瓊脂制成的瓊膠瓊膠的作用是防止管中溶液流出K+和Cl-能在瓊膠內(nèi)自由移動離子只出不進一、原電池的原理1.雙液-鹽橋原電池

鹽橋的作用溝通內(nèi)電路，形成閉合回路平衡電荷，使溶液保持電中性避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應，放電更持久。ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液AZn2+e-e-Cu2+Cl-K+鹽橋一個原電池由兩個半電池組成，一個發(fā)生氧化反應，一個發(fā)生還原反應，兩個半電池用鹽橋連接。半電池又叫電極鋅半電池銅半電池一、原電池的原理2.原電池原理的應用

根據(jù)構(gòu)成原電池的條件來設(shè)計原電池，先由電池反應寫出電極反應根據(jù)原電池原理設(shè)計原電池還原劑＋氧化劑===氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物確定電極材料，再確定電解質(zhì)溶液，最后形成閉合回路，構(gòu)成原電池。一、原電池的原理2.原電池原理的應用

根據(jù)原電池原理設(shè)計原電池(4)畫出原電池裝置圖。畫原電池裝置圖時注意電極材料和導線的粗細差異，電解質(zhì)溶液也要畫出，并進行相應標注。(1)根據(jù)總反應分析化合價變化，找出氧化反應和還原反應。(2)根據(jù)負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應確定原電池的正、負極。(3)結(jié)合正、負極和電極反應確定電極材料和電解質(zhì)溶液等，完成原電池裝置的設(shè)計。一、原電池的原理2.原電池原理的應用

如在Zn與稀硫酸的反應體系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置換出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸構(gòu)成原電池，可以加快產(chǎn)生H2的速率。加快氧化還原反應速率一、原電池的原理2.原電池原理的應用

如金屬a、b用導線連接后插入稀硫酸中，若金屬b上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)原電池原理可判斷b為正極，金屬活動性a>b。比較金屬活動性的強弱特例：Mg/Al/NaOH溶液形成的原電池中Al作負極，Mg作正極，但金屬活動性：Mg>Al。特例：Cu/Fe/濃硝酸形成的原電池中Cu作負極，F(xiàn)e作正極，但金屬活動性：Fe>Cu。一、原電池的原理2.原電池原理的應用

如要保護一個鐵閘門，可用導線將其與鋅塊相連，使鋅塊作原電池的負極，鐵閘門作正極。用于金屬的防護

模塊二化學電源二、化學電源1.化學電源

將化學能變成電能的裝置廣泛應用于移動電話、照相機、計算器、遙控器、汽車、衛(wèi)星等。優(yōu)點能量轉(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。二、化學電源2.電池優(yōu)劣的判斷標準

比能量比功率電池的可儲存時間的長短［單位：(w·h/kg)，(w·h/L)］指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少[單位：（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小.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，更易滿足使用者需求。二、化學電源3.化學電源的分類

放電之后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應無法逆向進行）一次電池一次電池的電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動，也叫做干電池。常見一次電池有普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池等。二、化學電源3.化學電源的分類

一次電池正極負極電解質(zhì)溶液e-+-逐漸消耗不斷被還原電池電壓逐漸降低，最后失效鋅錳干電池構(gòu)造原理鋅錳干電池二、化學電源3.化學電源的分類

一次電池鋅錳干電池負極：Zn—2e—===Zn2+正極：2MnO2+2NH4++2e—=2MnOOH+2NH3↑總反應：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+2MnOOH容易漏液（鋅外殼變??；糊狀NH4Cl顯酸性）鋅錳干電池的缺點:二、化學電源3.化學電源的分類

一次電池堿性鋅錳干電池濕的氫氧化鉀NH4Cl糊狀電解液負極：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-總反應：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)二、化學電源3.化學電源的分類

一次電池銀鋅電池正極:Ag2O;負極：Zn;電解質(zhì):

KOH溶液Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2負極:正極:總反應式:二、化學電源

充電電池又稱二次電池，放電時所進行的氧化還原反應，在充電時又逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。汽車用鉛酸蓄電池鎳氫電池3.化學電源的分類

二次電池二、化學電源正極：PbO2

負極：Pb

電解質(zhì)溶液：稀硫酸總反應：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電負極：Pb+SO42-－2e-==PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O3.化學電源的分類

二次電池鉛酸蓄電池二、化學電源3.化學電源的分類

二次電池鋰電池總反應：正極：

負極：

LixCy+Li1-xCoO2LiCoO2＋Cy放電充電負極材料：嵌鋰層狀石墨(LixC6)正極材料：鈷酸鋰(Li1-xCoO2)電解液：鋰導電有機電解液LixCy－xe－＝xLi++CyLi1-xCoO2+xLi+

+xe-＝LiCoO2二、化學電源3.化學電源的分類

燃料電池將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑(如氧氣）的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學反應裝置，具有清潔、安全、高效等特點。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達到80%以上。

反應物不儲存在電池內(nèi)部，由外設(shè)設(shè)備提供燃料和氧化劑。二、化學電源3.化學電源的分類

燃料電池氫氧燃料電池酸性電解質(zhì)堿性電解質(zhì)負極反應2H2－4e—＝

4H+2H2＋4OH—－4e—＝4H2O正極反應O2

＋4H+

＋4e—＝2H2OO2＋2H2O＋4e—

＝

4OH—總反應2H2+O2

＝2H2O二、化學電源正極：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O總反應：CH4＋2O2＝CO2＋2H2OO2CH4負極正極

酸性電解質(zhì)下反應式：負極：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+3.化學電源的分類

燃料電池甲烷燃料電池二、化學電源O2CH4負極正極3.化學電源的分類

燃料電池甲烷燃料電池正極：2O2＋4H2O＋8e—＝8OH—總反應：CH4＋2O2＋2OH—＝CO32-＋3H2O

堿性電解質(zhì)下反應式：負極：CH4＋10OH—－8e—＝CO32-＋7H2O二、化學電源微提醒燃料電池書寫步驟①析價態(tài)，定正負

②列物質(zhì)

③標得失

④看環(huán)境，配守恒補項原則：酸性介質(zhì)（缺H補H+，缺O(jiān)補H2O）；

堿性介質(zhì)（缺H補H2O，缺O(jiān)補OH-）；

熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸鹽使用CO32-。二、化學電源1.燃料電池不燃燒，不寫“點燃”條件。2.電極不參與反應，一般正負電極都為Pt

。3.輸入燃料的一極為負極，輸入O2的一極為正極。4.電解質(zhì)酸堿性不同，電極反應不同。微提醒課堂檢測答案D1.控制合適的條件，將反應2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2設(shè)計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A．反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B．反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，則乙中的石墨電極為負極課堂檢測2.把a、b、c、d四種金屬浸入稀硫酸中，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