第十九课时 化学能及电能-原电池原理

2012届高三化学第一轮复习课件第十九课时化学能与电能-原电池原理本节考点聚焦课本知识梳理1.通过进行化学能转化为电能的探究活动，了解原电池工作原理。2.能正确书写原电池的正、负极的电极反应式及电池反应方程式。一、原电池的工作原理1．概念：把

转化为

的装置。电能化学能2．形成条件（1）

不同的两种金属(或金属与非金属)做两电极。（2）两电极插入同一(或用盐桥连通的不同)

中。（3）两极间形成

。（4）有自发氧化还原反应。

有金属活性闭合回路电解质溶液3.电极名称

的物质作为负极

的物质作为正极4.电极反应负极

。

正极

。

5.电子、离子定向移动方向

出电子，电子回

。阳离子移向

，阴离子移向

。e－正极负极6.原电池正负极的电极的判断①对于金属—金属电极

金属是负极，

金属是正极。（1）根据电极材料的性质确定还原性较强氧化性较强失电子的氧化反应得电子的还原反应负极正极正极负极活泼不活泼③对于金属—化合物电极金属是

极，化合物是

极。如：铅蓄电池金属是

极，非金属是

极。如：干电池②对于金属—非金属电极（2）根据电极反应的本身确定失电子的反应→

反应→

极得电子的反应→

反应→

极原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示负极正极负极正极氧化负正还原7.双液原电池的工作原理（2）盐桥中装有

。（3）盐桥的作用①

②

。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内电路。（1）双液原电池的特点由两个半电池构成，正、负极各在一个半电池中中间有盐桥连接。能产生持续、稳定电流的原电池装置饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻

形成闭合回路平衡溶液电荷（4）双液原电池电解质溶液的作用负极液

作用。正极液

作用。二、原电池的设计

1.利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

，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，并写出电极反应。（1）先拆反应

、

反应：负极

、

反应：正极（2）后选材料负极

。正极

，

（3）电解质溶液只起导电是氧化剂Zn－2e-=Zn2+氧化2Fe3++2e-=2Fe2+还原

Zn惰性电极Pt或C

2．请将氧化还原反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag

设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置。正极溶液

不能选用FeCl2

。双液原电池：负极溶液

。A盐桥ZnZnCl2溶液电流计CFeCl3溶液（1）先拆反应负极：

反应正极：

反应单液原电池

。FeCl3溶液ZnCl2溶液FeCl3溶液Cu－2e-=Cu

2+

2Ag++2e-=2Ag

（2）选电极材料负极

.正极

.（3）电解质溶液

负极溶液

。正极溶液

。盐桥AgAAgNO3溶液电流计CuSO4溶液CuCuAgCuSO4溶液AgNO3溶液一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用。二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生。燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。化学电池的分类三、原电池与化学电源化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池锌银蓄电池普通干电池锌银纽扣电池化学电源的分类1.一次电池填充物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2

和炭黑。负极：Zn-2e-＝Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e-＝Mn2O3+2NH3＋H2O电池总反应式：

Zn＋2MnO2+2NH4+＝Zn2+＋Mn2O3+2NH3＋H2O正极：碳棒负极：Zn锌—锰干电池普通锌锰电池正极：MnO2负极：Zn负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-（氢氧化氧锰）总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2只能一次使用，不能充电；价格较贵。比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。碱性锌锰电池电解质溶液KOH正极：Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH-负极：Zn＋2OH-－2e-＝Zn(OH)2总反应式：

Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2负极：Zn正极：Ag2O该电池比能量大，电压稳定，储存时间长，广泛用于电子表、照相机、计算器等微型电子仪器。锌银电池用途：电脑、手表、心脏起搏器等。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。正极：3SOCl2＋8e-＝6Cl-＋SO32-＋2S负极：8Li－8e-＝8Li+

总反应式：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S锂亚硫电池：它使用金属(Li)和石墨作电极，金属锂(Li)作负极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)

组成的电解质溶液中，亚硫酰氯(SOCl2)

也作正极反应物。负极：Li正极：MnO2、CuO、FeS2等锂电池2.二次电池二次电池又称充电电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。

汽车用蓄电池铅蓄电池负极:Pb+SO42--2e-=PbSO4

正极:

PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O电池总反应式：铅蓄电池放电的电极反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(-)(+)放电

充电铅蓄电池充电的电极反应式阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极:

PbSO4+2H2O

-2e-=PbO2+4H++SO42-

负极：Pb正极：PbO2电解质：H2SO4溶液铅蓄电池3、燃料电池一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。有清洁、能量转换率高的特点。酸性氢氧燃料电池正极室：通氧气负极室：通氢气（氧化剂）（燃料）电解质：H2SO4溶液使用铂电极负极：2H2–4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2＝2H2O能量转换率高、清洁、对环境友好。氢氧燃料电池负极：2H2–4e-+4OH-=4H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应式：2H2+O2=2H2O碱性氢氧燃料电池正极室：通氧气负极室：通氢气电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。使用铂电极改变燃料甲烷碱性燃料电池：负极：CH4+10OH-–8e-=CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O四、金属的腐蚀和防护化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与物质直接接触水膜中溶有O2，显弱酸性或中性水膜酸性较强金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较（1）金属的腐蚀本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀现象无电流产生有微弱电流产生反应式2Fe＋3Cl22FeCl3负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－正极：2H＋＋2e－=H2↑联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较（2）金属的防护①改善金属的内部组织结构(内因)——不锈钢②在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等③电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法。牺牲阳极的阴极保护法形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。外加电流的阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。【例1】(2009年上海单科)右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(

)A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－=Fe2＋

D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀知识应用迁移B【例2】(2009年广东单科)可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(

)A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－

B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A【例3】(2009年福建理综)控制适合的条件，将反应：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(

)

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极D【例4】(2008年广东化学)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(

)①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：Ag＋＋e－=Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.①②

B.②③C.②④D.③④C【例5】(2008年北京理综)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供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是(

)A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2OD．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移D【例6】日常所用干电池其电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－=Zn2＋，2NH4＋＋2e－=2NH3＋H2(NH3与Zn2＋结合)，根据以上叙述判断下列结论正确的是(

)A.Zn为正极，碳为负极B.Zn为负极，碳为正极C.工作时电子由碳极，经外电路流向Zn极D.长时间连续使用时电池内糊状物可能流出腐蚀用电器

BD【例7】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(

)A.a电极是负极B.b电极的电极反应为：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置B【例8】下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－

=4OH－

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化C【例9】(2009年银川一模)普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生胶体，溶液呈碱性。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝时间。此法的原理如下图所示，负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O。下列有关说法不正确的是(

)A.