第一节原电池化学电源(上课用)解析

1、第一节原电池化学电源(上课用)解析一、原电池一、原电池1.1.定义：定义：把化学能转化为电能的装置。把化学能转化为电能的装置。2.2.构成原电池的条件：构成原电池的条件： 两导体做电极两导体做电极 （金属和金属或金属和非金属导体，两不活泼（金属和金属或金属和非金属导体，两不活泼 的导体石墨或的导体石墨或PtPt等。）等。） 形成闭合回路。形成闭合回路。 将两电极插入电解质溶液（或熔融的电解质）。将两电极插入电解质溶液（或熔融的电解质）。 自发进行的氧化还原反应。自发进行的氧化还原反应。盐桥盐桥原电池形成的实质：氧化还原反应分开在两极进行，原电池形成的实质：氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失

2、去的电子通过导线转移给氧化剂。还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂。本质：负极金属和正极附近的溶液反应。本质：负极金属和正极附近的溶液反应。Zn-2e- =Zn2+Cu2+2e- =Cue-e-e-总：总：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。（2 2）平衡电荷。）平衡电荷。（）盐桥的作用是什么？（）盐桥的作用是什么？可提供定向移动的阴阳离子，可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电使由它连接的两溶液保持电中性中性，盐桥保障了电子通过，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解

3、和铜的析出过程使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。得以继续进行。 导线的作用是传递电子，导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。则是沟通内电路。双液原电池的工作原理（有关概念）双液原电池的工作原理（有关概念）（）盐桥中装有含琼胶的（）盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，琼胶的作用是防止管饱和溶液，琼胶的作用是防止管中溶液流出，又能使离子可以在其中自由移动。中溶液流出，又能使离子可以在其中自由移动。 盐桥的作用：盐桥的作用：（1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。（2）平衡电荷。）平衡电荷。(3)双液原电池双液原电池的的优点：优点：能产生持续、稳能产

4、生持续、稳定的电流。定的电流。ABCDEF例例1：下列哪些装置能构成原电池？：下列哪些装置能构成原电池？G水果水果HIJCuZnFe食盐水食盐水FeCl3ZnCl2C3.3.原电池电极的判断原电池电极的判断 （1 1）依据电子的流向（或电流的方向）：）依据电子的流向（或电流的方向）： （3 3）依据电极发生的反应：）依据电极发生的反应：（2 2）依据组成电极的材料：）依据组成电极的材料： 电子流出的一极是电子流出的一极是 ，电子流入的一极是电子流入的一极是 。活动性强的一极是活动性强的一极是 ， 活动性差的一极是活动性差的一极是 。发生氧化反应的极是发生氧化反应的极是 ， 发生还原反应的极是发

5、生还原反应的极是 。负极负极负极负极正极正极正极正极负极负极正极正极（5）依据反应现象：）依据反应现象：(4) 依据离子移动方向：依据离子移动方向：阴离子移向的一极是阴离子移向的一极是 。 阳离子移向的一极是阳离子移向的一极是 ，负极负极正极正极电极质量减轻的极是电极质量减轻的极是 ， 电极质量增加或有气体生电极质量增加或有气体生成的极是成的极是 。负极负极正极正极 例例2：用铜片、银片、：用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、溶液、 AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的的 U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池型管）构成一个原电池。以下有关该原电池 的

6、叙述正确的是（的叙述正确的是（ ）在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为：正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与溶液中发生的化学反应与 该原电池反应相同该原电池反应相同A. B.C.D.C例：判断右边原电池的正、负极，例：判断右边原电池的正、负极， 并写出电极反应式。并写出电极反应式。AFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极：Cu -2e =Cu 2+ 正极：正极：2Fe3+ +2e - = 2Fe2+Cu C4.4.电极反应式的书写电极反

7、应式的书写 （1）要注意溶液酸碱性，产物是否与电解质溶液反应。）要注意溶液酸碱性，产物是否与电解质溶液反应。（2）通常将总反应式减去较易写出的电极反应式，从）通常将总反应式减去较易写出的电极反应式，从 而得到较难写出的电极反应式。而得到较难写出的电极反应式。3. 据报道，我国拥有完全自主产权据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（下列有关该电池的叙述不正确的是（ ）A.正极反应式为：正极反应式为：O2+

8、2H2O+4e=4OHB.工作一段时间后，电解液中工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2OD.用该电池电解用该电池电解CuCl2溶液，产生溶液，产生 2.24 L Cl2 (标准状况标准状况)时，有时，有0.1 mol电子转移电子转移D5.5.原电池原理的应用原电池原理的应用(1) (1) 加快氧化还原反应的速率。加快氧化还原反应的速率。（2 2）比较金属活动性强弱）比较金属活动性强弱例：有例：有A、B、C、D四种金属，将四种金属，将A与与B用导线联用导线联结起来浸入稀结起来浸入稀H2SO4中，

9、中，B极产生气泡，将极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，分别浸入等浓度盐酸中，D比比A反应剧烈，将反应剧烈，将Cu浸入浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（泼性由强到弱的顺序是（ ）、 、 、B（3 3）金属腐蚀快慢比较及金属的保护）金属腐蚀快慢比较及金属的保护金属腐蚀的快慢程度：金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极极电解池的阴极（4 4）设计电池、寻求和制造化学

10、电源）设计电池、寻求和制造化学电源例：利用反应例：利用反应Zn+2FeClZn+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2 ，设计一个单液原电，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。并写出电极反应。 G Zn Pt FeClFeCl3 3溶液溶液盐桥盐桥Zn Zn C C ZnClZnCl2 2溶液溶液FeClFeCl3 3溶液溶液 G G 负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+

11、（还原反应）（还原反应）方法归纳：方法归纳：1、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个、将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个反应，分别做原电池的负极和正极。反应，分别做原电池的负极和正极。2、确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可、确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极，如为气体或溶液中的还原性离子可用该金属直接做负极，如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极；发生还原反应的电极材料必须不如负用惰性电极做负极；发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。极材料活泼。3、确定电解质溶液：一般选用反应物中的电解质溶液、确定电解质溶液：一般选用反应物中的

12、电解质溶液4、构成闭合回路、构成闭合回路理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。分类分类: : 一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池 如：干电池如：干电池 二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池 蓄电池蓄电池 燃料电池燃料电池二、化学电源二、化学电源电极：电极：Zn为负极，碳棒为正极为负极，碳棒为正极电解质：电解质：NH4Cl 负极负极(Zn)：Zn2e- Zn2（1 1）干电池）干电池1.1.一次电池一次电池正极正极2222222MnOH OeMnOOHOH24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHC

13、l（MnO2和和C）：）：（2）碱性锌碱性锌- -锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：ZnMnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考写出该电池的正负极反应式思考写出该电池的正负极反应式酸性锌锰干电池优点酸性锌锰干电池优点:存在的问题存在的问题:如何改进如何改进?用氢氧化钾代替氯化铵作电解质用氢氧化钾代替氯化铵作电解质制作简单制作简单,价格便宜价格便宜.会发生自放电使电压下降会发生自放电使电压下降,缩短存放时间缩短存放时间.电极电极: Zn为负极为负极,Ag2O为

14、正极为正极电解液电解液: KOH溶液溶液负极负极:Zn2OH2e-Zn(OH)2正极正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH(3)银锌电池银锌电池总反应：总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 4.4.如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为如图为一种钮扣微型电池，其电极分别为AgAg2 2O O和和ZnZn电解质溶电解质溶液是液是KOHKOH溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：Zn Zn +Ag+Ag2 2O= ZnO+2AgO= ZnO+2Ag根据以上提供的资料，判断下列说法正确的根据以上提供的资料，判断下列说法正确

15、的是是 A A、锌为负极，、锌为负极，AgAg2 2O O为为 正极；正极； B B、放电时正极附近溶液的、放电时正极附近溶液的PHPH值升高；值升高； C C、放电时负极附近溶液的、放电时负极附近溶液的PHPH值升高；值升高；D D、溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。、溶液中阴离子向正极方向移动，阳离子向负极方向移动。 AB 电极：电极：PbPb为负极；为负极；PbOPbO2 2为正极为正极. .电解液：电解液：H H2 2SOSO4 4溶液溶液充电：充电：阳极（氧化）阳极（氧化）: :阴极（还原）阴极（还原）: :总电池反应：总电池反应：PbOPbO2 2PbPb2H2H2

16、 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 2H2H2 2O O铅蓄电池铅蓄电池负极负极(Pb)(Pb)：正极正极(PbO(PbO2 2) )：放电：放电：2.2.二次电池二次电池当向外提供电子时，消耗硫酸的物质的量为当向外提供电子时，消耗硫酸的物质的量为 。 铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。 PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O OPbSOPbSO4 42H2H2 2O - 2eO - 2e- -

17、 PbOPbO2 24H4HSOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4 + 2e+ 2e- -PbPbSOSO4 42-2-5.5.铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极极板是惰铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极极板是惰性材料，电池总反应式为：性材料，电池总反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+ +2SO+2SO4 42- 2- 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O请回答下列问题：放电时：请回答下列问题：放电时：正极的电极反应式是正极的电极反应式是 ； 电解液中电解液中H H2 2SOSO4 4的浓度将的浓度将 ； 当外电路通过当外电路通过1mol1mol电子时

18、，理论上负极板的电子时，理论上负极板的 质量增质量增 加加 g g。 放电放电充电充电PbOPbO2 2 +2e+2e- - +4H+4H+ +SO+SO4 42- 2- =PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O(-) Pb (-) Pb 2e2e- - + SO+ SO4 42- 2- = PbSO= PbSO4 4减小减小48486.6.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高 能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。 高铁电池的总反应为：高铁电池的总反应为：下列叙述不正确的是（下列叙述不正确的是（ ）A放电时负极反应为：放电时负极反应为：Zn2e2OHZn(OH)2B充电时阳极反应为：充电时阳极反应为： Fe(OH)33e5OHFeO424H2O C放电时每转移放电时每转移3mol电子，正极有电子，正极有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强放电时正极附近溶液的碱性增强3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 3Zn2K2FeO48H2O C氢氧燃料电池氢氧燃料电池3.燃料电池燃料电池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性 负极正极碱性 负极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-