原電池的工作原理和化學(xué)電源.ppt

1、化學(xué)電源,化學(xué)電源的分類,一次電源：普通鋅錳干電池、 堿性干電池、 銀鋅鈕扣電池,二次電源：鉛蓄電池、鎳鎘電池、 銀鋅電池、鎳氫電池、 鋰電池、鋰離子電池,鋰電池,干電池,疊層電池,紐扣電池,各類電池,（1）鈕扣式銀鋅電池,鈕扣電池,1970-1975, 開發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。 1975-1983, 為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。,（2）干電池(普通鋅錳電池）,干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、Z

2、nCl2和淀粉作電解質(zhì)溶液，還,填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：,4NH4Cl+2Zn +2MnO2 = Zn(NH3)4Cl2 +ZnCl2 +Mn2O3+H2O,堿性鋅錳電池（書P14）,（3）氫氧燃料電池,若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng),（4）鉛蓄電池,正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。寫出放電時電極反應(yīng)式。,（5）銀鋅電池,（6）鎘鎳電池,負(fù)極材料：Cd ，正極材料：涂有NiO2 ，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：,寫出電極反應(yīng)式。,電極方程式的書寫 1、先根據(jù)電極材料、電解質(zhì)溶液及

3、反應(yīng)現(xiàn)象，先確定正負(fù)極，然后寫電極反應(yīng)式。在確保正負(fù)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，將正負(fù)電極反應(yīng)式相加既得總反應(yīng)式。 2、根據(jù)氧化還原方程式找出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定兩極名稱和反應(yīng)物，利用電子守恒寫出兩極反應(yīng)式。,小結(jié),【思考】 1、原電池是怎樣一個裝置 2、原電池的構(gòu)成條件 3、原電池工作原理,E,CuSO4,電子:負(fù)極 導(dǎo)線 正極,失電子 氧化反應(yīng),得電子 還原反應(yīng),原 電 池 工 作 原 理 示 意 圖,實驗1 的現(xiàn)象和結(jié)論,現(xiàn)象:,鋅粉溶解,有紅色物質(zhì)析出,溫度計顯示溫度迅速上升.,結(jié)論:,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,CuSO4,實驗2 的現(xiàn)象和結(jié)論,現(xiàn)象:,鋅片變

4、細(xì),銅上有紅色物質(zhì)析出,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).,結(jié)論:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,取出鹽橋：,？,電流中斷,鹽橋： 在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠作成的凍膠。,鹽橋的作用： 使Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子順利地不斷從Zn極流向Cu極。,導(dǎo)電性,原電池（含鹽橋）： 1、兩個半電池（一般為不同的兩個電極和電解質(zhì)溶液） 2、鹽橋（通常為含有KCl飽和溶液的瓊脂） 3、用導(dǎo)線相連組成閉合回路,原理：,電極反應(yīng)和總反應(yīng)：,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-= Cu,負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+,正極：Cu2+2e-=

5、Cu,總反應(yīng)：,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,構(gòu) 成：, 正負(fù)極的判斷： 負(fù)極：失去電子（發(fā)生氧化反應(yīng)，一般為 較活潑的金屬電極） 正極：得到電子（發(fā)生還原反應(yīng)一般為較不活潑金屬或非金屬） （單位時間內(nèi)負(fù)極失電子數(shù)與正極得電子數(shù)相等）, 電極方程式的書寫 1、先根據(jù)電極材料、電解質(zhì)溶液及反應(yīng)現(xiàn)象，再確定正負(fù)極，然后寫電極反應(yīng)式。在確保正負(fù)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，將正負(fù)電極反應(yīng)式相加既得總反應(yīng)式。 2、根據(jù)氧化還原方程式找出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)，確定兩極名稱和反應(yīng)物，利用電子守恒寫出兩極反應(yīng)式。,練習(xí),1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名

6、稱，并寫出電極反應(yīng)式.,1,(),2H+2e-H2,負(fù)極：,總反應(yīng)：,正極：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),負(fù)極：,正極：,總反應(yīng)：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,(),正極：,負(fù)極：,總反應(yīng)：,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,2,3,5,4,(),(),負(fù)極：,正極：,總反應(yīng)：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+H2+Cu,甲,2、把金屬甲和乙分別插入稀硫酸中，觀察到金屬甲表面有氣泡產(chǎn)生，金屬乙表面無氣泡產(chǎn)生，此實驗說明甲的金屬活動性比乙的

7、；若把這兩種金屬用導(dǎo)線連接后平行插入稀硫酸中，則可觀察到金屬 的表面有氣泡產(chǎn)生，一段時間后金屬 的質(zhì)量減少。,強(qiáng),乙,迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已 投入使用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金儲氫材料作為 負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其 成為一種綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電池系由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作 正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為36伏，因此一個 鋰離子電池相當(dāng)三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A錳電池是在堿性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起 來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原

8、電池 的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。太陽能電池利用PN結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電 能，滿足用戶需要。這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無 噪聲、運(yùn)行簡單可靠、減少維護(hù)、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，已被空間和無常規(guī)能源的地域廣泛采用。,綠色電池種種,3、一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是 A B C D 正極 Zn Ag Cu Cu 負(fù)極 Cu Cu Zn Zn 電解質(zhì) CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2,C,4、已知氧化還原反應(yīng) Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2， 利用這一反應(yīng)設(shè)計一個原電池，畫出示意圖， 標(biāo)出電極材料，電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式。,正極：,負(fù)極：,總反應(yīng)：,Cu2e - Cu2+,2Fe3+2e- 2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,請用鎂、鋁作電極,設(shè)計一個原電池, 并寫出電極反應(yīng)方程式和總方程式。,現(xiàn)有試劑： H2SO4溶液、NaO