人教版必修22原电池

1、一、一次能源与二次能源一、一次能源与二次能源一次能源：一次能源： 直接从自然界获取的能源称一次直接从自然界获取的能源称一次能源。如流水、风力、原煤、石能源。如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀等。油、天然气、天然铀等。二次能源：二次能源：一次能源经过加工、转换得一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。如：到的能源称为二次能源。如：电力、蒸汽等电力、蒸汽等火力发电厂工作原理火力发电厂工作原理 火力发电厂能量转化：火力发电厂能量转化：化学能化学能热能热能机械能机械能电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机火力发电的优点与缺点：火力发电的优点与缺点：优点：优点：1、我国煤炭资源丰富廉价方便、我

2、国煤炭资源丰富廉价方便2、电能清洁安全，又快捷方便，、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间节省时间缺点：缺点：1、排出大量温室效应气体（、排出大量温室效应气体（CO2）和废气（和废气（SO2），能导致酸雨），能导致酸雨2、产生废渣（有毒金属和致癌、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液化合物）、废液3、能量转化效率低。、能量转化效率低。一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 化学能化学能（燃料）（燃料）热热能能机械能机械能电电能能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）（2）存在的问题：）存在的问题： 经多次转换，能量损耗大，燃料的利经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率

3、低；用率低；环境污染环境污染严重。严重。（1）能量转换：）能量转换：1、火力发电、火力发电（3）燃烧的本质是）燃烧的本质是氧化还原反应氧化还原反应，而氧化，而氧化还原反应的本质是还原反应的本质是电子转移电子转移。思考：能否将化学能直接转化为电能？思考：能否将化学能直接转化为电能？ 将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸得烧杯一个电流表），平行插入盛有稀硫酸得烧杯中，观察现象。中，观察现象。现象现象铜片铜片锌片锌片电流表电流表铜片表面有气泡产生铜片表面有气泡产生锌片不断溶解锌片不断溶解电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转实验分析：

4、实验分析：锌片：锌片：铜片：铜片：Zn 2e = Zn2+（发生氧化反应）（发生氧化反应）2H+ + 2e H2（发生还原反应）（发生还原反应）负极负极正极正极原电池：原电池：Zn 2H+ Zn2+ H2定义：将化学能转变为电能的装置定义：将化学能转变为电能的装置总反应：总反应：学与问：学与问： 根据电学知识，你知道电子是怎样流动根据电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判定装置的正、负极？的吗？你如何判定装置的正、负极？负极：负极：较活泼的电极，电子流出的极，较活泼的电极，电子流出的极，失去电子，发生氧化反应失去电子，发生氧化反应正极：正极：较不活泼的电极，电子流入的极，较不活泼的电极，

5、电子流入的极，得到电子，发生还原反应得到电子，发生还原反应负极负极正极正极e-e-氧化反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+电解质溶液电解质溶液失失e,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H+2e-=H2阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）构成原电池的条件是什么？构成原电池的条件是什么？(1) 两电极两电极活泼性活

6、泼性不同不同的的两种金属两种金属或者或者一种金属一种金属与与一种非金属导体一种非金属导体(如石墨如石墨)用导线连接或直接接触。用导线连接或直接接触。 电解质溶液电解质溶液 闭合回路闭合回路 酸、碱、盐溶液一般要能和某极发生酸、碱、盐溶液一般要能和某极发生氧化氧化还原还原反应反应（4 ） 有能自发进行的氧化还原反应有能自发进行的氧化还原反应 形成原电池的基础形成原电池的基础思考：思考：如何判断原电池的正负极？有几种方法？如何判断原电池的正负极？有几种方法？ 方法一：根据两极材料判断。方法一：根据两极材料判断。一般活泼金属为负极，活泼一般活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；性较

7、弱的金属或能导电的非金属为正极； 方法二：根据电子移动方向来判断方法二：根据电子移动方向来判断。电子流出的为负极、。电子流出的为负极、电子流入的为正极；电子流入的为正极； 方法三：根据反应类型或得失电子来判断。方法三：根据反应类型或得失电子来判断。失去电子发生失去电子发生氧化的是负极、得到电子发生还原反应是正极；氧化的是负极、得到电子发生还原反应是正极； 方法四：根据电极现象判断。方法四：根据电极现象判断。一般情况下逐渐溶解的电极一般情况下逐渐溶解的电极为负极，产生气泡或增重的电极为正极；为负极，产生气泡或增重的电极为正极； 方法五：根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断。方法五：根据电解质溶

8、液中阴阳离子的移动方向判断。 阴离子流向的电极为负极、阳离子流向的电极为正极；阴离子流向的电极为负极、阳离子流向的电极为正极；思考：思考： 什么类型的化学反应可设计成原电池？什么类型的化学反应可设计成原电池？ 理论上讲，常温下可自发进行的理论上讲，常温下可自发进行的氧化氧化还原反应还原反应都能设计成原电池。都能设计成原电池。从原电池形成条件考虑从原电池形成条件考虑 两种活泼性不同的金属两种活泼性不同的金属（或其中一（或其中一种为能导电的非金属，如种为能导电的非金属，如“碳棒碳棒”）作电作电极。极。其中较活泼金属为负极。较不活泼金其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（属（或非金属

9、）为正极（正极一般不参与正极一般不参与电极反应，只起导电作用电极反应，只起导电作用）。）。 电解质溶液（做原电池的内电路，电解质溶液（做原电池的内电路，并参与反应）并参与反应） 形成闭合回路形成闭合回路 能自发地发生能自发地发生氧化还原反应氧化还原反应两极一液一连线两极一液一连线原电池的设计思路原电池的设计思路 负极：负极： 正极：正极：较活泼金属较活泼金属 选用比负极不活泼的金属选用比负极不活泼的金属（从总反应中找）（从总反应中找） 或用非金属碳棒或用非金属碳棒电解质溶液：电解质溶液： 从总反应中找从总反应中找两极一液一连线两极一液一连线如：如：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2正极材料还正

10、极材料还可以用？可以用？练习：设计以下反应的原电池装置练习：设计以下反应的原电池装置 1.Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 2.Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+练练习习1 1、判断下列装置是否是原电池？请说明理由；、判断下列装置是否是原电池？请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式. .()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2书写电极反应式：书写电极反应式：先写总式（离子方程式）先写总式（离子方程式）再列微粒，标得失，用等号再列微粒，标得失，用等号()()负极

11、负极：正极正极：总总反应反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4Al+4OH3e-=AlO2-+2H2O2H2O+2e-=H2+2OH2Al+2OH+ 2H2O =2AlO2-+3H2()思考：思考：Zn和稀和稀H2SO4制制H2时，为加快反应时，为加快反应常加入少量常加入少量CuSO4溶液，为什么？溶液，为什么？电池的广泛应用电池的广泛应用干电池碱性电池蓄电池锂离子电池燃料电池 最早使用的化学电池是锌锰电池，即大家所熟最早使用的化学电池是锌锰电池，即大家所熟悉的干电池，其构造如图所示。它是一种一

12、次性电悉的干电池，其构造如图所示。它是一种一次性电池，放电之后不能充电（内部的氧化还原反应是不池，放电之后不能充电（内部的氧化还原反应是不可逆的）。可逆的）。用用锌筒锌筒外壳作负极，外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnClZnCl2 2、NHNH4 4ClCl和淀粉糊作电解质，还填有和淀粉糊作电解质，还填有MnOMnO2 2黑色粉末黑色粉末. .负极(Zn)：Zn 2e- = Zn2+正极(石墨)：2NH4+ + 2e- =2NH3+H2 H2+2MnO2=Mn2O3+H2O 正极产生的NH3又和ZnCl2作用 Zn2

13、+4NH3=【Zn(NH3)4】2+电池总反应式：电池总反应式： 2Zn+4NH4Cl+2MnO2= 【Zn(NH3)4】Cl2+ ZnCl2+Mn2O3+H2O电解质：NH4Cl、MnO2特点：特点： a：电压通常约为电压通常约为1.5伏，放电后伏，放电后不能充电再生不能充电再生 b：用用KOH代替代替NH4Cl能提高能提高 性能，延长寿命性能，延长寿命 手电筒、石英钟、手电筒、石英钟、2.碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池碱性电池碱性电池 电解液电解液: NH4Cl碱性碱性KOH（离子导（离子导电性更好）电性更好）优点：优点：比能量和储存时间比能量和储存时间有所提高，适用于有所提高，适用于电流和

14、电流和连续放电连续放电3.3.纽扣电池（纽扣电池（Ag-ZnAg-Zn电池）电池）总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag用途：用途：电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等二、充电电池二、充电电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池化学能化学能放电放电充电充电电能电能正极（正极（PbO2）： PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O电解质溶液：电解质溶液：稀硫酸稀硫酸放电时（原电池）的电极反应：放电时（原电池）的电极反应：负极负极（Pb ）：）： P

15、b + SO42-2e-PbSO4练习：铅蓄电池在使用过程中，下列说法中正练习：铅蓄电池在使用过程中，下列说法中正确的是确的是( )A.生产和使用铅蓄电池时，不会引起铅中毒生产和使用铅蓄电池时，不会引起铅中毒B.铅蓄电池转移铅蓄电池转移2mol电子，消耗电子，消耗2mol硫酸。硫酸。C.使用铅蓄电池时，若铅板上有使用铅蓄电池时，若铅板上有1mol 铅反应，铅反应，就消耗就消耗2molH2SO4D.在使用时，电池内溶液密度不变在使用时，电池内溶液密度不变BC负极：Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2正极：2NiO（OH）+2H2O+2e-=2Ni(OH) 2+2OH-总反应：Cd+2NiO(OH

16、)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2在锂电池中，电解质能是水溶液形式吗？锂是活泼金属且能与水反应，故不能是电解质的水溶液，通常为非水溶剂。负极（Li）：Li-e-=Li+正极（MnO2）：MnO2+Li+e-=LiMnO2总反应：MnO2+Li= LiMnO2 电池中含有大量的电池中含有大量的重金属重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池据专家测试，一节纽扣电池能污染能污染6060万升水；一节一号万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。若米的土地失去利用价值。若将废旧电池混入生活垃圾一将废旧电池混入生

17、活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。电池，要及时回收。 废旧电池的回收利用废旧电池的回收利用燃料电池燃料电池高效、环境友好的化学电池高效、环境友好的化学电池它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，铂电极，活性炭电极活性炭电极等。等。(例如：例如：H2

18、和和O2的燃料电池，的燃料电池，CH4和和O2的燃料电池的燃料电池)一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。的化学电池。小型高性能燃料小型高性能燃料电池电池 1. 1. 氢氧燃料电池氢氧燃料电池正负极材料正负极材料负极：通负极：通氢气氢气（燃料）（燃料）正极：通正极：通氧气氧气（氧化剂）（氧化剂）电解质：电解质：H H2 2SOSO4 4溶液溶液/NaOH/NaOH溶液溶液电极电极：使用使用铂铂电极电极或者或者多孔性碳多孔性碳特点：特点： 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而

19、是在工作时，不断从外界输入，同时将电在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池，极反应产物不断排出电池，高效环境污染少高效环境污染少。介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性H2SO4负极负极正极正极碱性碱性KOH负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-练习练习：氢氧燃料电池是将：氢氧燃料电池是将H2和和O2 分别同入电分别同入电 池，穿过侵入池，穿过侵入H2SO4溶液的多孔碳电极，则下溶液的多孔碳电极，则下 列叙述正确的是：列叙述正确的是： A 通通H2的一极为正极，通氧气的一极为负极的一极为正极，通氧气的一极为负极 B 通通O2的一极为正极，通的一极为正极，通H2的一极为负极的一极为负极 C 工作一段时间后电解质溶液的工作一段时间后电解质溶液的PH值增大值增大 D 工作时负极附近工作时负极附近PH值增大值增大BC2.2.甲烷燃料电池甲烷燃料电池该燃料电池用铂或石墨作电极该燃料电池用铂或石墨作电极, ,在两极分别在两极分别通甲烷和氧气通甲烷和