原电池化学电源上课用解析实用教案

1、会计学1原电池化学电源原电池化学电源(dinyun)上课用解析上课用解析第一页，共26页。一、原电池一、原电池1.1.定义定义(dngy)(dngy)：把化学能转化把化学能转化(zhunhu)(zhunhu)为电能的装置。为电能的装置。2.2.构成构成(guchng)(guchng)原电池的条件：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。） 形成形成闭合回路闭合回路。 将两电极插入电解质将两电极插入电解质溶液（或熔融溶液（或熔融的电解质）。的电解质）。 自发自发进行的进行的

2、氧化还原氧化还原反应。反应。第1页/共26页第二页，共26页。盐桥盐桥原电池形成原电池形成(xngchng)(xngchng)的实质：氧化还原反应分开在两极进的实质：氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂。行，还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂。本质本质(bnzh)(bnzh)：负极金属和正极附近的溶液反应：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）平衡(pnghng)(pnghng)电荷

3、。电荷。第2页/共26页第三页，共26页。（）盐桥的作用是什么？（）盐桥的作用是什么？可提供定向可提供定向(dn xin)(dn xin)移动移动的阴阳离子，使由它连接的两溶的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。通内电路。双液原电池的工作原理（有关双液原电池的工作原理（有关(yugun)概念）概念）（

4、）盐桥中装有含琼胶的（）盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，琼胶的作用是防止饱和溶液，琼胶的作用是防止(fngzh)管中溶液流出，又能使离子可以在其中自由移动。管中溶液流出，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。第3页/共26页第四页，共26页。(3)双液原电池的双液原电池的优点：优点：能产生持续、稳能产生持续、稳定定(wndng)的的电流。电流。第4页/共26页第五页，共26页。ABCDEF例例1：下列哪些装置：下列哪些装置(zhungzh)能构成原电池？能构成原电池？G水果水果HIJCuZnFe食盐水食盐水

5、FeCl3ZnCl2C第5页/共26页第六页，共26页。3.3.原电池电极原电池电极(dinj)(dinj)的判断的判断 （1 1）依据电子）依据电子(dinz)(dinz)的流向（或电流的方向）的流向（或电流的方向）： （3 3）依据电极）依据电极(dinj)(dinj)发生的反应：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生还原反应的极是 。负极负极负极负极正极正极

6、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 第6页/共26页第七页，共26页。将铜片浸入将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学溶液中发生的化学反应与反应与该原电池反应相同该原电池反应相同A. B.C.D.C第7页/共26页第八页，共26页。例：判断右边例：判断右边(yu bian)(yu bian)原电池的正、负极，原电

7、池的正、负极， 并写出电极反应式。并写出电极反应式。AFeCl3FeCl3溶液溶液(rngy)(rngy)负极负极(fj)：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。第8页/共26页第九页，共26页。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

8、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+2H2O+4e=4OHB.工作工作(gngzu)一段时间后，电解液中一段时间后，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

9、mol电子转移电子转移D第9页/共26页第十页，共26页。5.5.原电池原理原电池原理(yunl)(yunl)的应用的应用(1) (1) 加快氧化加快氧化(ynghu)(ynghu)还原反应的速还原反应的速率。率。（2 2）比较）比较(bjio)(bjio)金属活动性强弱金属活动性强弱例：有例：有A、B、C、D四种金属，将四种金属，将A与与B用导线联结用导线联结起来浸入稀起来浸入稀H2SO4中，中，B极产生气泡，将极产生气泡，将A、D分别浸分别浸入等浓度盐酸中，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的的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入

10、C的盐溶液中的盐溶液中，有金属，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（序是（ ）、 、 、B第10页/共26页第十一页，共26页。（3 3）金属腐蚀快慢）金属腐蚀快慢(kuimn)(kuimn)比较及金属的保护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电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极的正极(zhngj)(zhngj)电解池的阴极电解池的阴极第11页/共26页第十二页，共26页。（4 4）设计）设计(shj)(shj)电池、寻求和制造化学电源电池、寻求和制造化学电源例：利用反应例：

11、利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计，设计(shj)(shj)一个单液一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，原电池，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（氧化(ynghu)反应）反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反

12、应）第12页/共26页第十三页，共26页。方法方法(fngf)归纳：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，分别反应，分别(fnbi)做原电池的负极和正极。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，如为气体用该金属直接做负极，如为气体(qt)或溶液中的还原性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极材料活泼。须不如负极材料活泼。3、确定电解质溶液确定电解质溶液：

13、一般选用反应物中的电解质溶液：一般选用反应物中的电解质溶液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。第13页/共26页第十四页，共26页。分类分类(fn li):(fn li): 一次电池一次电池(dinch)(dinch)又称不可充电电池又称不可充电电池(dinch)(dinch) 如：干电池如：干电池(dinch)(dinch) 二次电池二次电池(dinch)(dinch)又称充电电池又称充电电池(dinch)(dinch) 蓄电池蓄电池(dinch)(dinch) 燃料电池燃料电池(dinch)(din

14、ch)二、化学二、化学(huxu)(huxu)电电源源第14页/共26页第十五页，共26页。电极：电极：Zn为负极为负极(fj)，碳棒为正，碳棒为正极极电解质：电解质：NH4Cl 负极负极(fj)(Zn)：Zn2e- Zn2（1 1）干电池）干电池1.1.一次电池一次电池(dinch)(dinch)正极正极2222222M nOH OeM nOOHOH24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl（MnO2和和C）：）：第15页/共26页第十六页，共26页。（2）碱性）碱性(jin xn)锌锌-锰干电池锰干电池负极负极(fj)：正极正极(zhngj)：ZnMnO2Zn + 2

15、OH- - 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酸性锌锰干电池优点锌锰干电池优点:存在的问题存在的问题:如何改进如何改进?用用氢氧化钾氢氧化钾代替代替氯化铵氯化铵作电解质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.第16页/共26页第十七页，共26页。电极电极: Zn为负极为负极(fj),Ag2O为正为正极极电解液电解液: KOH溶液溶液(rngy)负极负极:Zn2

16、OH2e-Zn(OH)2正极正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH(3)银锌电池银锌电池(dinch)总反应：总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 第17页/共26页第十八页，共26页。4.4.如图为一种钮扣微型电池，其电极如图为一种钮扣微型电池，其电极(dinj)(dinj)分别为分别为Ag2OAg2O和和ZnZn电解质电解质溶液是溶液是KOHKOH溶液，俗称银锌电池，该电池的电极溶液，俗称银锌电池，该电池的电极(dinj)(dinj)反应式为：反应式为：Zn +Ag2O= ZnO+2AgZn +Ag2O= ZnO+2Ag根据以上提供的资料，判断下列说法正确

17、的是根据以上提供的资料，判断下列说法正确的是 A A、锌为负极，、锌为负极，Ag2OAg2O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 第18页/共26页第十九页，共26页。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(chng din)(chng din)：阳极（氧化

18、）阳极（氧化）: :阴极（还原）阴极（还原）: :总电池反应：总电池反应：PbOPbO2 2PbPb2H2H2 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(dinch)(dinch)当向外提供当向外提供0.5mol0.5mol电子时，消耗硫酸电子时，消耗硫酸(li sun)(li sun)的物质的量为的物质的量为 。 0.5mol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

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页/共26页第二十页，共26页。5.5.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：，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO4Pb+PbO2+4H+2SO42

20、- 2PbSO42H2O2H2O请回答请回答(hud)(hud)下列问题：放电时：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H2SO4H2SO4的浓度将的浓度将 ； 当外电路通过当外电路通过1mol1mol电子时，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- - + + SOSO4 42- 2- = PbSO= PbSO4 4减小减小4848第20页

21、/共26页第二十一页，共26页。6.6.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(diny)(diny)。 高铁电池的总反应为：高铁电池的总反应为：下列下列(xili)叙述不正确的是（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

22、电时正极附近溶液的碱性增强3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 3Zn2K2FeO48H2O C第21页/共26页第二十二页，共26页。3.燃料电池燃料电池(rn lio din ch)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-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-第22页/共26页第二十三页，共26页。7.7.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是叙述不正确的是A Aa a电极电极(dinj)(dinj)是负极是负极B Bb b电极电极(dinj)(dinj)的电极的电极(dinj)(dinj)反应为：反应为：4OH4OH4e- 4e- 2H2O+O22H2O+O2C C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有应