化学能转化为电能-原电池课件

第三节化学能转化为电能——原电池第三节化学能转化为电能——原电池电化学：指研究化学能与电能之间相互转换的装置、过程和效率的科学。过程及装置分按电化学反应2.将电能转变成化学能的装置称电解池｛1.将化学能转变成电能的装置称原电池知识回顾电化学：指研究化学能与电能之间相互转过程及装置分按电化学反应探究1：预测Ｐ19[实验1]的现象和结论

现象:锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.结论:Zn+Cu2+＝Zn2++Cu化学能热能探究1：预测Ｐ19[实验1]的现象和结论现象:锌粉溶解,探究2：预测Ｐ１9[实验2]的现象和结论

现象:锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.结论:化学能电能Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+＝Zn2++Cu2e-Cu2++2e-=Cu原电池探究2：预测Ｐ１9[实验2]的现象和结论现象:锌片变细,原电池“负极出电子，电子回正极”负极必发生失电子的氧化反应正极必发生得电子的还原反应原电池工作原理示意图ZnCu原电池“负极出电子，电子回正极”负极必发生正极必发生原电CuZn---Zn2+H+H+阳离子阴离子正极负极SO42-原电池的工作原理CuZn---Zn2+H+H+阳离子阴离子正极负极SO42-一、原电池1.概念：把化学能转变为电能的装置叫原电池2.构成原电池的条件⑴电极:活泼性不同的两种金属(或金属与非金属)作电极,较活泼的金属作负极.⑵电解质溶液⑶形成闭合回路.(4)自发进行的氧化还原反应发生(△H<0)一、原电池1.概念：把化学能转变为电能的装置叫原电池2.构3.原电池的工作原理(以Zn|H2SO4|Cu原理池为例)：原电池反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+2e-负极正极e-e-e-现象:锌片逐渐溶解;铜片上有大量气泡产物生2H++2e-=H2↑Zn-2e=Zn2+氧化反应还原反应Zn(负)Cu(正)外电路稀硫酸SO42-H+内电路[结论]工作原理:将化学能转变为电能.

在负极发生氧化反应,正极发生还原反应;在外电路,电子由负极流向正极;在内电路,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动.3.原电池的工作原理(以Zn|H2SO4|Cu原理池为例)1.原电池的正负极判断方法.⑴利用原电池总反应判断:①负极:还原剂作负极或在负极反应,失电子,发生氧化反应的一极,电子流出的一极.②正极:氧化剂作正极或在正极反应.得电子,发生还原反应的一极,电子流入的一极.⑵利用电流方向判断:电流由正极流向负极⑶根据离子定向移动判断:阳离子移向正极,阴离子移向负极.⑷根据电极材料判断:一般是活泼的金属作负极,不活泼的金属或能导电非金属作正极.⑸根据实验现象判断:能溶解的一极为负极,有气体析出或金属单质析出的一极为正极(活泼金属作负极,酸或不活泼的金属盐溶液作电解质溶液)二、常见问题1.原电池的正负极判断方法.二、常见问题2.电极反应式的书写⑴原电池反应⑵电极反应式：负极：还原剂-ne-=氧化产物正极：氧化剂+ne-=还原产物⑶原电池反应式=正极反应式+负极反应式MgAlAX溶液

例2.右图为Mg与Al与X溶液组成的一原电池。试按要求回答问题。⑴X为硫酸时，原电池总反应式(离子方程式)___________________________________负极为_____,电极反应式为:_____________,正极为_____,电极反应式为______________Mg+2H+=H2↑+Mg2+MgMg-2e-=Mg2+2H++2e-=H2↑Al氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物+-ne-2.电极反应式的书写⑴原电池反应⑵电极反应式：负极：还原剂-2Al+8OH--6e-=2[Al(OH)4]_

2Al+2OH-+2H2O=2[Al(OH)4]_

+3H2↑6H2O+6e-=3H2↑+6OH-⑵当X为NaOH时，原电池反应的离子方程式：________________________________________为负极,电极反应式:____________________为正极,电极反应式:________________MgAl⑶当X溶液改为浓硝酸,Mg改为Cu，原电池反应的离子方程式：________________________________________为负极,电极反应式:__________________________为正极,电极反应式:______________________Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2OCuCu-2e-=Cu2+Al4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O2Al+8OH--6e-=2[Al(OH)4]_3.原电池的设计

例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。(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G

能产生持续、稳定电流的原电池装置3.原电池的设计例1.利用反应Zn+2Fe盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。这种装置能将化学能转变为电能，称为原电池（PrimaryCell）盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。增加电流效率。提示：盐桥的作用：避免负极失去的电子不经外电路直接转移给溶液中得电子的微粒，降低发电效率；维持电解质溶液中的电荷平衡；构成闭合回路．盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。这种装（不可以）（不可以）CuAg（不可以）铁碳食盐水电流微弱√√√√（不可以）（不可以）CuAg（不可以）铁碳食盐水电流微弱√√

酒精稀H2SO4BD酒精稀H2SO4BD5.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；1.进行金属活动性强弱比较；3.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌（白铁皮即镀锌铁）。4、原电池的主要应用：4.解释某些化学现象5.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如(1)比较金属活动性强弱。例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）原电池原理应用：(1)比较金属活动性强弱。例1：下列叙述中，可以说明金属甲比(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和1mol/L盐酸；B.A.纯锌和1mol/L硫酸；纯锌和18mol/L硫酸；C.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D.（D

）原电池原理应用：(2)比较反应速率例2：下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和(3)比较金属腐蚀的快慢例3：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：(3)比较金属腐蚀的快慢例3：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由例4：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)例4：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速(4)(4)判断溶液pH值变化例5：在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到0.168L升气体，则流过导线的电子为——mol,溶液的pH值变_______(填“变大”、“变小”、“不变”)？（溶液体积变化忽略不计）变大

0.015原电池原理应用：无论是总反应式还是电极反应式，都要满足电子转移守恒等电量法(4)判断溶液pH值变化例5：在Cu-Zn原电池中，200m(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用

放出热量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化钠的主要作用是

。4)木屑的作用是

。铁被氧化

与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑氧化

氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用“热敷袋”时受热均匀原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用例6：市场上出售的“热敷袋”的主要二、化学电源锂电池干电池叠层电池纽扣电池（各类电池）二、化学电源锂电池干电池叠层电池纽扣电池（各类电池）1.干电池（普通锌锰电池）电极反应方程式：负极：正极：Zn–2e-=Zn2+2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O反应总的方程式2MnO2+2NH4++Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+1.干电池（普通锌锰电池）电极反应方程式：负极：正极：Zn碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质，结构如图1—3—8所示，其电极反应为：碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵其电极反应为：锌锰碱性电池：

锌锰碱性电池是一种新型的干电池。负极材料由锌片改为锌粉，正极材料为MnO2,还原产物为Mn2O3,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：该电池有何优点？优点:工作电动势稳定,电池的容量和放电时间增加了几倍锌锰碱性电池：锌锰碱性电池是一种新型的干电池。负极材料由锌锂电池2、铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=PbSO4+2H2O负极材料：正极材料：电解质：PbPbO2H2SO4不溶于水的白色沉淀电池反应方程式：锂电池2、铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=

放电是原电池原理；充电是电解原理放电是原电池原理；充电是电解原理

铅蓄电池：放电是原电池原理；充电是电解原理

放电时，为原电池

负极：Pb－2e-

＋SO42-

PbSO4正极：PbO2

＋SO42-

＋4H++

2e-PbSO4＋2H2O

电池反应：Pb＋

PbO2

＋2H2SO4=2PbSO4

＋2H2O

充电时，为电解池阳极：PbSO4

－2e-

＋2H2OPbO2

＋SO42-

＋4H+

阴极：PbSO4+2e-

Pb＋SO42-总式：PbSO4

＋2H2O

==

Pb＋

PbO2

＋H2SO4

铅蓄电池：放电是原电池原理；放3、新型燃料电池原理相同：工作时发生的仍然是氧化还原反应特点：工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。3、新型燃料电池原理相同：燃料电池燃料电池化学能转化为电能——原电池课件氢氧燃料电池电池反应为：

燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点氢氧燃料电池电池反应为：燃料电池优点:能量利用效率高、可连氢氧燃料电池电极反应总反应：

2H2+O2=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4O