第8讲 原电池

1、v辅导测试卷辅导测试卷2 2：一、一、4. B 9. B二、二、3三、三、4v练习：练习：写出下列反应的离子方程式。写出下列反应的离子方程式。（1）用酸性高锰酸钾溶液和）用酸性高锰酸钾溶液和H2O2反应，证明反应，证明H2O2具有还原性。具有还原性。（2）在强碱溶液中次氯酸钠与）在强碱溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生反应生 成成Na2FeO4 2 MnO4 5 H2O2 + 6 H+ 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O 3 ClO 2 Fe(OH)3 + 4 OH 3 Cl + 2 FeO42 + 5 H2O 高三第一轮总复习高三第一轮总复习第第8讲讲 原电池原电池2013.9.1

2、7Zn2e = Zn2+2H+ + 2e = H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极H H+ +SOSO4 42-2- 电电 流流电电 子子CuCuZnZn稀硫酸稀硫酸ZnZn2+2+ 总反应：总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2 外电路外电路内电路内电路现象：现象：锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡产生锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡产生将将化学能化学能转化成转化成电能电能的的 一、原电池原理一、原电池原理1、概念、概念:2、构成条件、构成条件: “两极一液成回路两极一液成回路”负极负极导线导线正极正极3、电子流向、电子流向:5、

3、离子流向：、离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极阳离子移向正极，阴离子移向负极6、反应类型：、反应类型：负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应4、电流流向：、电流流向： 和电子流向相反和电子流向相反例例1 1将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，判断下列叙述是否正确硫酸中一段时间，判断下列叙述是否正确1.甲是原电池，甲是原电池，乙不是原电池乙不是原电池2.甲的总反应和乙中发生的反应相同甲的总反应和乙中发生的反应相同例例1 1将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时

4、间，判断下列叙述是否正确硫酸中一段时间，判断下列叙述是否正确 甲中铜片是正极，乙中铜片是负极甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 两装置中锌片都发生了氧化反应两装置中锌片都发生了氧化反应 两装置中铜片质量均逐渐减小两装置中铜片质量均逐渐减小均不变均不变甲是原电池，甲是原电池，乙不是原电池乙不是原电池例例1将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，判断下列叙述是否正确硫酸中一段时间，判断下列叙述是否正确 两烧杯中铜片表面均无气泡产生两烧杯中铜片表面均无气泡产生 两烧杯中溶液的两烧杯中溶液的pH均增大均增大 产生气泡的速度甲比乙慢产生气泡的速度甲比乙

5、慢甲是原电池，甲是原电池，乙不是原电池乙不是原电池甲有，甲有，乙无乙无都消耗了都消耗了H+原电池加快反应速率原电池加快反应速率【变式【变式】判断判断铜锌原电池工作时铜锌原电池工作时,下列叙述否正确下列叙述否正确 正极反应为：正极反应为：Zn 2e = Zn2+ 电池反应为：电池反应为：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 负极负极【变式【变式】判断判断铜锌原电池工作时铜锌原电池工作时,下列叙述否正确下列叙述否正确 在外电路中，电子从负极流向正极在外电路中，电子从负极流向正极 在外电路中，电流从锌极流向铜极在外电路中，电流从锌极流向铜极 盐桥中的盐桥中的K+移向移向ZnSO4溶液溶液 取出

6、盐桥，原电池仍继续工作取出盐桥，原电池仍继续工作【小结【小结】含盐桥的原电池含盐桥的原电池（1）电极分别插入含该）电极分别插入含该电极的离子电极的离子的电解的电解 质溶液中；质溶液中；（2）盐桥的优点：）盐桥的优点：化学能基本转化为电能，提高电池效率，并且化学能基本转化为电能，提高电池效率，并且提供稳定电流提供稳定电流【小结【小结】含盐桥的原电池的不同含盐桥的原电池的不同（3）盐桥的作用：）盐桥的作用：使两个烧杯中的溶液连成一个通路；使两个烧杯中的溶液连成一个通路；使两烧杯中溶液保持电中性使两烧杯中溶液保持电中性（4）盐桥中离子流向：）盐桥中离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极阳离子移向正

7、极，阴离子移向负极（1313年广东年广东3333）甲乙两种原电池中可更有效地将化学能甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是转化为电能的是 ，其原因是，其原因是 。乙中乙中Zn片和片和CuSO4溶液接触，除了发生电化学反应溶液接触，除了发生电化学反应之外还发生了置换反应，部分能量转化为热能损失。之外还发生了置换反应，部分能量转化为热能损失。甲中盐桥的使用可以避免甲中盐桥的使用可以避免Zn和和Cu2+接触，从而避免接触，从而避免能量损失。能量损失。甲甲v作业：作业：1. 1. 看笔记看笔记（要熟记）（要熟记）2. 2. 优化方案优化方案 P97：题组题组2：3 P259：8 P260：9

8、 9v某小组为研究电化学原理，设计如图装置。某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是( ) A. a和和b不连接时，铁片不连接时，铁片 上会有金属铜析出上会有金属铜析出 B. a和和b用导线连接时，用导线连接时， 铁片上发生的反应为：铁片上发生的反应为：Fe3eFe3 C. 无论无论a和和b是否连接，铁片均会溶解，溶液是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色从蓝色逐渐变成浅绿色 D. a和和b连接时，连接时，Cu2向铜电极移动向铜电极移动 BFe2e Fe2+某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是（正确的是

9、（ ）A. 电子由石墨经导线流向电子由石墨经导线流向Fe片片B. 负极反应：负极反应：2H+ + 2eH2C. 工作一段时间后，两烧杯中工作一段时间后，两烧杯中溶液溶液pH均不变均不变D. 工作一段时间后，工作一段时间后，FeCl2溶液溶液中中c(Cl)增大增大FeCl2溶液溶液 稀稀H2SO4FeC（盐桥中装有含琼脂的（盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液）饱和溶液）D正极正极右边烧杯右边烧杯pH增大增大化学电源化学电源二、电极反应式的书写及应用二、电极反应式的书写及应用v例：已知碱性锌锰电池的总反应式为：例：已知碱性锌锰电池的总反应式为：Zn + 2MnOZn + 2MnO2 2 + 2H+

10、2H2 2O 2MnOOH + Zn(OH)O 2MnOOH + Zn(OH)2 2 该电池的电解质为该电池的电解质为KOHKOH，试写出两极反应式。，试写出两极反应式。1、书写技巧、书写技巧叠加成总反应方程式时两式叠加成总反应方程式时两式电子数应相同电子数应相同。（1）列物质，标得失；）列物质，标得失；（2）选离子，配电荷；）选离子，配电荷；（3）巧用水，配守恒；）巧用水，配守恒； （4）两式加，验总式。）两式加，验总式。 Zn+ 2MnO2+2H2O = 2MnOOH+ Zn(OH)2【实例实例1 1】碱性锌锰干电池的总反应为：碱性锌锰干电池的总反应为：酸性酸性溶液中溶液中选选H+，碱性碱

11、性溶液中溶液中选选OH- -。该电池的电解质为该电池的电解质为KOH例例2.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Ag2O和和Zn，电解质溶液是电解质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电池溶液，俗称银锌电池，该电池的总反应式为：的总反应式为：Zn +Ag2O= ZnO+2Ag（3）写出该电池的极反应式：写出该电池的极反应式： 负极：负极：_ 正极：正极：_（4）放电时，负极附近溶液的放电时，负极附近溶液的pH_， 正极附近溶液的正极附近溶液的pH_，放电后电解质，放电后电解质 溶液的溶液的pH_;减小减小不变不变Zn 2e + 2OH ZnO + H2OAg2

12、O + 2e + H2O 2Ag + 2OH增大增大二、电极反应式的书写及应用二、电极反应式的书写及应用1、书写技巧、书写技巧2、应用、应用（1）分析溶液）分析溶液pH变化变化两极看对应电极反应式，放电后溶液看电池总反应式。两极看对应电极反应式，放电后溶液看电池总反应式。若反应式中消耗若反应式中消耗H+（或生成（或生成OH），则），则pH增大；增大； 反之反之pH减小。减小。例例2.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Ag2O和和Zn，电解质溶液是电解质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电池溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：的电极反应式为：Zn +A

13、g2O= ZnO+2Ag（5）当正极通过当正极通过2mol 电子时，消耗电子时，消耗 g的的Zn。 （注：（注：Zn相对原子质量为相对原子质量为65）。）。65Zn + 2e + 2OH = ZnO + H2OAg2O + 2e + H2O = 2Ag + 2OH 负极：负极： 正极：正极：思考：思考：若有若有6565克锌参加反应，则可生成克锌参加反应，则可生成 molmol的银的银2二、电极反应式的书写及应用二、电极反应式的书写及应用1、书写技巧、书写技巧2、应用、应用（1）分析溶液）分析溶液pH变化变化（2）相关计算）相关计算根据电极反应式或总反应式进行计算根据电极反应式或总反应式进行计算

14、电子守恒：电子守恒：负极失电子数负极失电子数正极得电子数正极得电子数转移的电子数转移的电子数例例2.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Ag2O和和Zn，电解质溶液是电解质溶液是KOH溶液，俗称银锌电池，该电溶液，俗称银锌电池，该电池的电极反应式为：池的电极反应式为：Zn +Ag2O= ZnO+2Ag（1） 为负极，发生为负极，发生 反应；反应； 为正极，该材料被为正极，该材料被 。锌锌Ag2O氧化氧化还原还原（2）溶液中溶液中 离子移向离子移向Zn极，极， 离子移向离子移向Ag2O极极阴阴阳阳v二次电池二次电池( (充电电池）：充电电池）：可反复的可反复的

15、充电充电和和放电放电。例铅蓄电池、锂电池等。例铅蓄电池、锂电池等。v铅蓄电池反应原理铅蓄电池反应原理（电解质是硫酸溶液）（电解质是硫酸溶液）放电过程（放电过程（原电池原电池）负极：负极：氧化反应氧化反应Pb + SO42 2ePbSO4正极：正极： 还原反应还原反应PbO2 + 4H+ + SO42+ 2e PbSO4 + 2H2O放电时，放电时，电池的电池的正正极极材料是材料是 ，负极负极材料是材料是 。 PbPbO2放电时，电解质溶液放电时，电解质溶液中的中的H+向向 极移动极移动（填（填“正正”“”“负负”）正正给出总反应式写电极反应式时，可给出总反应式写电极反应式时，可先写先写出出较易

16、一极较易一极的反应式，再用的反应式，再用总反应式总反应式减减较易较易一极的一极的反应式得到另一电极反应式。反应式得到另一电极反应式。复杂电极反应式复杂电极反应式总反应式总反应式较易电极反应式较易电极反应式Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O总反应：总反应：0+4+2放电充电铅蓄电池的铅蓄电池的放电放电和和充电充电过程：过程：放电过程（放电过程（原电池原电池）负极：负极：正极：正极： 充电过程（充电过程（放电的逆过程放电的逆过程）阴极阴极( (即电池的负极，即电池的负极，充电时接电源充电时接电源负极负极) )：为负极的逆反应为负极的逆反应 阳极阳极( (即电池的正极，即电池的正

17、极，充电时接电源充电时接电源正极正极) )：为正极的逆反应为正极的逆反应 放电放电时，时，电池中电池中电解质溶电解质溶液的液的pHpH （填（填“变变大大”“”“不变不变”“”“变小变小”）变大变大充电充电时，时，电池中电池中电解质溶电解质溶液的液的pHpH （填（填“变变大大”“”“不变不变”“”“变小变小”）变小变小思考：思考：已知该电池的正极材料为已知该电池的正极材料为PbO2 ，负极材，负极材料为料为Pb，则，则放电放电时，两极材料的质量时，两极材料的质量 ；若若充电充电时，两极材料的质量时，两极材料的质量 。增加增加减少减少Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O总反应

18、：总反应：放电充电Pb + SO42 2ePbSO4PbO2 + 4H+ + SO42+ 2e PbSO4 + 2H2OPbSO4 + 2H2O 2e PbO2 + 4H+ + SO42PbSO4 + 2e Pb + SO42二、电极反应式的书写及应用二、电极反应式的书写及应用1、书写技巧、书写技巧2、应用、应用3、充电电池的电极反应式书写、充电电池的电极反应式书写放电过程（放电过程（原电池原电池）阴极阴极( (即电池的负极，即电池的负极，充电时接电源充电时接电源负极负极) )：为负极的逆反应为负极的逆反应 阳极阳极( (即电池的正极，即电池的正极，充电时接电源充电时接电源正极正极) )：为正

19、极的逆反应为正极的逆反应 充电过程（充电过程（放电的逆过程放电的逆过程）v作业：作业：1. 1. 看笔记看笔记（要熟记）（要熟记）2.2.优化方案优化方案 P96：跟踪训练：跟踪训练：1 P259：33. 作业本：作业本：“第第8讲讲”作业：作业：14. 完成完成辅导卷（辅导卷（3），周六早读上交），周六早读上交例例5.5. 某镍镉（某镍镉（Ni-Cd）电池的以）电池的以KOH为电解液，其充为电解液，其充 放电按下式进行：放电按下式进行： Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2（1）放电时的负极反应式：放电时的负极反应式： _（2）充电时的阳极反应式：充电时

20、的阳极反应式： _放电充电2Ni(OH)2 + 2OH 2e = 2NiOOH + 2H2O Cd 2e + 2OH = Cd(OH)2或或 Ni(OH)2 + OH e = NiOOH + H2O 例例3.3. 高铁电池的总反应为：高铁电池的总反应为： 3Zn2FeO428H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34OH下列叙述下列叙述不不正确的是（正确的是（ ） A放电时负极反应为：放电时负极反应为：Zn 2e2OHZn(OH)2 B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被被 氧化氧化D充电时阳

21、极反应为：充电时阳极反应为： Fe(OH)33e5OHFeO424H2OC放 电充 电还原还原思考：思考：该电池的该电池的电解质溶液电解质溶液的酸碱性的酸碱性？碱性碱性例例4.4. 某可充电的锂离子电池以某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时导电固体为电解质。放电时的电池反应为：的电池反应为：Li+LiMn2O4 = Li2Mn2O4。下列说法是否正确下列说法是否正确 放电过程是电能转化为化学能的过程放电过程是电能转化为化学能的过程 放电时，放电时，LiMn2O4发生氧化反应发生氧化反应 放电时，正极反

22、应为：放电时，正极反应为：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4 充电时，充电时，Li2Mn2O4发生氧化反应发生氧化反应 充电时，阳极反应为：充电时，阳极反应为：Li+ + e = Li 该电池中混有水时，对该电池反应无影响该电池中混有水时，对该电池反应无影响【小结】锂电池一般负极为【小结】锂电池一般负极为Li e = Li+，书写，书写 正极时可用总反应减去负极（消去正极时可用总反应减去负极（消去Li）还原还原既发生氧化反应，又发生还原反应既发生氧化反应，又发生还原反应锂会和水反应锂会和水反应放电：化学能转化为电能放电：化学能转化为电能充电：电能转化为化学能充电：电能转化为化学能阴极

23、阴极4 4、燃料电池电极反应的书写、燃料电池电极反应的书写（1 1）写出电池总反应）写出电池总反应离子离子方程式；方程式；先写出燃料燃烧的方程式，先写出燃料燃烧的方程式，再看燃烧产物与电再看燃烧产物与电解质溶液是否发生反应解质溶液是否发生反应，若能，写出产物与电若能，写出产物与电解质离子反应的离子方程式，再将两式相加得解质离子反应的离子方程式，再将两式相加得到总反应式。到总反应式。例：例：写出以写出以KOHKOH溶液为电解液的甲烷燃料电池溶液为电解液的甲烷燃料电池的总反应式。的总反应式。4 4、燃料电池电极反应式的书写、燃料电池电极反应式的书写（1 1）写出电池总反应）写出电池总反应离子离子方

24、程式；方程式；（2）写正极反应式）写正极反应式( (熟背熟背) )酸性：酸性：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O碱性或中性：碱性或中性：O2 + 2H2O + 4e = 4OH 固体氧化物（高温下能传导固体氧化物（高温下能传导O2）：）： O2 + 4e = 2O2 熔融碳酸盐（如熔融熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）：）： O2 + 2CO2 + 4e 2CO324 4、燃料电池电极反应的书写、燃料电池电极反应的书写（1 1）写出电池总反应）写出电池总反应离子离子方程式；方程式；（2）写正极反应式）写正极反应式( (熟背熟背) )（3）负极）负极 总反应总反应 正极正极 (消消O2)。v作

25、业：作业：1. 1. 看笔记看笔记（要熟记）（要熟记）2.2.优化方案优化方案 P95：即时应用：即时应用：3 P96：题组题组1：1 P97：2 P259：2（选做）（选做）3. 作业本：作业本：“第第8讲讲”作业：作业：2LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4 + Li LiFePO4，电池正极材料是，电池正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电导电固体为电解质。下列有关解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（电池说法

26、正确的是（ ）A. 可加入硫酸提高电解质的导电性可加入硫酸提高电解质的导电性B. 放电过程中电池内部放电过程中电池内部Li+向负极移动向负极移动C. 充电过程中，电池正极材料的质量减小充电过程中，电池正极材料的质量减小D. 放电时正极反应为：放电时正极反应为：FePO4 + Li+ + e LiFePO4放电充电CD正极正极会影响电池反应会影响电池反应一种新型的燃料电池，它以多孔镍板电极插入一种新型的燃料电池，它以多孔镍板电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。有关此电池的推断正确的是（有关此电池的推断正确的是（ ）A. 负极反应为负极反应为O

27、2 + 2H2O + 4e 4OHB. 放电一段时间后，负极周围的放电一段时间后，负极周围的pH升高升高C. 每消耗每消耗1mol C2H6，则电路上转移的电子的，则电路上转移的电子的 物质的量为物质的量为14molD. 放电过程中放电过程中KOH的浓度不变的浓度不变C正极正极降低降低减小减小例例6.6. 以稀以稀H2SO4溶液为电解液的溶液为电解液的甲烷燃料电池。甲烷燃料电池。（1）在该电池中甲烷通入在该电池中甲烷通入 极，极，O2通入通入 极。极。（2）总反应式：总反应式： ； 正极反应式：正极反应式： ； 负极反应式：负极反应式： 。（3）燃料电池工作一段时间后，电解质溶液的燃料电池工作

28、一段时间后，电解质溶液的pH将将 （填（填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”）。）。（4）在标准状况下，当电池中转移了在标准状况下，当电池中转移了4mol电子时，电子时， 消耗了消耗了 L甲烷。甲烷。CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O O2 + 4H+ + 4e- - = 2H2OCH4 - - 8e- - + 2H2O = CO2 + 8H+负负正正变大变大11.2燃料电池的原料为燃料燃料电池的原料为燃料（如（如H2、CH4、甲醇等）、甲醇等）和氧化剂和氧化剂（除氧气外，也可以是空气或氯气）。（除氧气外，也可以是空气或氯气）。燃料燃料在在负极负极失电子，失电子，氧化剂氧化剂

29、在在正极正极得电子。得电子。【变式变式】若改用若改用KOH溶液作电池的电解液，则溶液作电池的电解液，则 总反应式：总反应式： ； 正极反应式：正极反应式： ； 负极反应式：负极反应式： 。CH4 + 2O2 + 2OH- - = CO32- - + 3H2O O2 + 2H2O + 4e- - = 4OHCH4 8e- - + 10OH- - = CO32- - + 7H2O 例例7.（10安徽）某固体安徽）某固体酸燃料电池以酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电其基本结构见下图，电池总反应可表示为：池总反应可表示为：2H2+ O2= 2H2O，下列有

30、关说，下列有关说法正确的是（法正确的是（ ） A.电子通过外电路从电子通过外电路从b极流向极流向a极极 B.b极上的电极反应式为：极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OH- C.每转移每转移0.1 mol电子，消耗电子，消耗1.12 L的的H2 D.H+由由a极通过固体酸电解质传递到极通过固体酸电解质传递到b极极D负极正极未说明标况未说明标况介介 质质 电电 极极 电电 极极 反反 应应 式式中性或中性或碱碱 性性负负 极极 正正 极极酸酸 性性负负 极极正正 极极 2H2 4e = 4H+ 2H2 +4OH 4e = 4H2O O2 + 2H2O + 4e = 4OH 不同介质

31、的氢氧燃料电池的电极反应式不同介质的氢氧燃料电池的电极反应式O2 + 4H+ + 4e = 2H2O总反应式都为：总反应式都为：2H2 + O2 = 2H2O 三三. . 原电池原理的应用原电池原理的应用1. 确定金属活动性顺序：确定金属活动性顺序：负极负极正极正极2. 比较反应速率：比较反应速率：形成原电池加快反应速率。形成原电池加快反应速率。注意：两个特例注意：两个特例1、Mg和和Al同时放入同时放入NaOH溶液中，铝为负极溶液中，铝为负极2、Cu和和Al (或或Fe)同时放入浓硝酸中同时放入浓硝酸中, Al (或或Fe)为正极。为正极。3. 设计原电池设计原电池例例8. （07山东）山东）FeCl3可用作印刷电路板腐蚀剂，其可用作印刷电路板腐蚀剂，其反应为反应为2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ Cu2+，将该反应设计成原，将该反应设计成原电池。请画出原电池的装置图，标出正、负极。电池。请画出原电池的装置图，标出正、负极。或或负极负极正极正极负极负极正极正极注意：注意：（1 1）一般正极材料为石墨棒；）一般正极材料为石墨棒；（2 2）反应物中的金属单质（或价升的物质）为）反应物中的金属单质（或价升的物质）为 负极材料；负极材料；（3 3）离子设计