2.2.3原电池的应用课件高一下学期化学

第二章化学键化学反应规律第3课时原电池原理的应用及

电极反应式的书写第二节化学反应与能量转化回顾：原电池的形成条件①自发的氧化还原反应（前提）②一般情况，活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“石墨棒”）其中较活泼金属为负极；较不活泼金属（或非金属）为正极③电解质溶液、熔融态电解质、或固体④必须形成闭合回路盐桥工作示意图化学能转化为电能双液电池盐桥：琼脂、饱和KCl或者饱和硝酸钾

盐桥的作用（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷，使溶液呈电中性；（3）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。判断正负极时应注意的几个问题(1)活泼性强的不一定是负极，如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池，铝是负极；铜和铝放入浓硝酸中形成原电池，由于铝的钝化，铜是负极。(2)燃料电池中电极不参与反应，通入燃料的一极为负极，通入助燃剂(一般为氧气)的一极为正极。(3)如果给了电池反应，正负极还可以根据化合价的改变来判断，化合价升高的物质失电子，为负极；化合价降低的物质得电子，为正极。一、正、负极的判断(大多数原电池)判断依据电极材料活泼性电子流向或电流流向溶液中粒子移动的方向两极的反应类型电极反应现象负极正极快问快答！一、加快反应速率一、加快反应速率【实验·探究】实验内容实验现象结论在试管1、2中加入一定量的锌片和等量的稀盐酸，观察现象；在试管2中滴加几滴硫酸铜溶液，观察实验现象并思考。[试管1][试管2]试管1锌片溶解，并冒出气泡试管2在滴入硫酸铜溶液后，气泡产生速率加快。利用原电池原理可以加快化学反应速率。三维设计大本P55.T3【变式】若将过量锌粒a,b分别加入等量等浓度稀硫酸中，同时向a中加入少许胆矾，试画出此时的体积V与时间t的关系图。二、比较金属的活动性强弱一般：负极>正极1．把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡，B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动性顺序是 (

)A．A>B>C>D

B．A>C>D>BC．C>A>B>D D．B>D>C>AB

三维设计大本P55.T1三、设计原电池1．基本思路2.设计原电池步骤：(1)首先写出利用的氧化还原反应。

(2)根据原电池的反应特点，将氧化还原反应拆成两个半反应，看电子得失情况，结合环境分析产物。(3)按上图写出正负极材料及电解液写出电极反应方程式2.复杂电极反应就用总反应减去简单的一极反应正负极同时作答时，要保证电子个数一致，即不约分无气生气要加气体符号，是否沉淀均不打沉淀符号写总反应以及电极反应式、并判断正负极【练习】负极(铜)：Cu-2e-=Cu2+正极(银)：2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2++2AgCuAgAgNO3CFeCuSO4正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu负极(铁)：Fe

－2e－

=Fe2+

Fe＋Cu2+＝Fe2＋＋Cu

定反应

拆两半

找材料

画装置【思考】请判断以下能否形成原电池，如果能形成，负极是哪一极？稀硫酸AlMgA氢氧化钠AlMgAFeCl3CCuA浓硝酸FeCuA稀硫酸硫酸铜ZnMg+2H+==Mg2++H2↑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑Cu+2Fe3+==2Fe2++Cu2+Cu+4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2OZn+Cu2+=

Zn

2++Cu生成铜，构成铜锌原电池Zn+2H+==Zn2++H2↑先钝化2H++2e_

=H2↑Mg－2e_

=Mg2+MgAlMg

+2H+

=Mg2++H2↑(1)2Al

+

2OH－+6H2O

=

2[Al(OH)4]－

+

3H2↑2Al

+

2NaOH

+6H2O

=

2Na[Al(OH)4]

+3H2↑2Al+8OH_

－6e_

=2[Al(OH)4]_

6H2O+6e_

=6OH_+

3H2↑(2)AlMg(3)Cu+4H++

2NO3－=Cu2+

+2NO2↑+2H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCu－2e_

=Cu2+4H++

2NO3－

+2e_=2NO2↑+2H2OCuFe四、保护金属在轮船外壳上镶嵌锌块，在海水中形成原电池，锌做负极失去电子，从而保护轮船。“牺牲负极的正极保护法”“牺牲负极的正极保护法”“牺牲阳极的阴极保护法”五、制造多种化学能源原电池干电池（一次电池）—锌锰电池充电电池（二次电池）燃料电池—氢氧燃料电池铅蓄电池锂离子电池干电池（一次电池）—锌锰电池1、酸性锌锰干电池普通锌锰干电池的构造如图所示（1）锌筒为

。（2）石墨棒为

，最终被还原的物质是

。（3）NH4Cl糊的作用是

。负极正极MnO2作电解质溶液一次电池放电后不可再充电一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池干电池2、碱性干电池电极:Zn为负极，碳棒为正极电解液：KOH碱性干电池的优点：能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电；不易发生泄漏干电池（一次电池）—锌锰电池干电池充电电池：铅蓄电池

放电充电【思考】试着写出电极反应方程式

Pb－2e-＋SO42-＝PbSO4PbO2＋2e-＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O负极:正极:tips：放电时，电解质溶液中硫酸的浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)。减小当铅酸蓄电池向外电路提供2mol电子时，理论上负极板的质量增加____g。96二次电池燃料电池一种连续地将燃料与氧化剂（常为O2）的化学能直接转化为电能的化学电池。-+1、不是真正在电池内燃烧，高效、环保2.转化率高，但<100%3.两电极可为同种材料,一般为Pt

电极不参与反应，只起导电作用4.燃料不能储存在电池内部，而是存放在外部设备质子交换膜O2H2/CH4/CH3OH负极正极原电池电极反应式的书写方法1、分析电极材料确定正负极结合反应类型书写电极反应式：负极氧化产物正极还原产物失电子，氧化反应还原反应，得电子2、注意电解质溶液环境：电极产物须在电解质溶液中稳定存在①酸性介质中，若生成OH-,会结合H+→H2O②碱性介质中，若生成H+，会结合OH-→H2O③碱性介质中，若生成CO2，会结合OH-→CO32-

④碱性介质中，若生成金属阳离子，则可能会结合OH-→沉淀M(OH)n负极：还原剂－ｎｅ－＝氧化产物正极：氧化剂＋ｎｅ－＝还原产物一、普通原电池电极反应式的书写总反应=负极+正极MgAlNaOH溶液A1.先写出总反应：即负极材料与电解质溶液反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al+2H2O+2OH－=2AlO2－+3H2↑2.拆成离子方程式3.根据电解液书写负极的电极反应式2Al-6e－＝2Al3+2Al3++8OH-=2AlO2-+4H2O负极反应式：2Al－6e－+8OH-＝2AlO2-+4H2O4.利用总反应－负极反应式书写正极的电极反应式正极反应式：6H2O＋6e-

＝6OH-

＋3H2↑失6e-得6e-二、复杂原电池电极反应式的书写三、燃料电池电极反应式的书写1.写总反应：燃料在氧气中的燃烧若有CO2生成，且电解质为强碱时，考虑CO2+2OH-=CO32-+H2O，燃烧产物写成CO32-2.写正极反应式：正极上始终是氧气发生还原反应正极水溶液中不存在O2-，熔融状态才存在O2-3.写负极反应式：负极上始终是燃料发生氧化反应负极反应=总反应-正极反应(1)判断正、负极燃料电池电极反应式的书写技巧(2)先写总反应式(考虑燃烧产物是否与电解质溶液反应)正极：负极：(3)再写正极反应式(考虑电解质溶液)：①酸性：O2＋4H++4e-=2H2OO2＋2H2O+4e-=4OH-O2＋4e-=2O2-用总反应式减去正极反应式，即得负极反应式。(即将总反应式中的O2全部消去。)(4)最后写负极反应式：CH3OH燃料电池(碱性电解质)总反应式2CH3OH

+3O2+4OH-

=2CO32-

+6H2O

③固体电解质：O2燃料(H2、CH4、C2H5OH等)电池总反应就是燃料燃烧的产物，注意燃烧产物是否与电解质溶反应②中性或碱性：④熔融碳酸盐电解质:O2+4e-+2CO2=2CO32-酸性碱性CNCO2CO32--N2H2SO4(aq)H2O2—+负极：2H2-4e-

=4H+正极：O2+4e-

+4H+

=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O酸性:氢氧燃料电池NaOH(aq)H2O2—+碱性:负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O正极：O2+4e-

+2H2O=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O*金属氧化物介质氢氧燃料电池的电极反应负极：2H2-4e-+2O2-=2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O正极：O2+4e-=2O2-负极：2H2-4e-+2CO3

2-=2H2O+2CO2总反应式：2H2+O2=2H2O正极：O2+4e-+2CO2=2CO3

2-*熔融碳酸盐介质氢氧燃料电池的电极反应甲烷燃料电池KOH甲醇燃料电池KOH肼燃料电池KOH负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32-＋7H2O总反应：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO32-＋12H2O总反应：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－各种常见的燃料电池注意：(1)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。(2)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO32－。基于燃料电池的电极反应方程式的书写Ⅰ.氢氧燃料电池a.电解液为H2SO4【复习·回顾】缺项氧化还原反应方程式的配平，缺项常为H2O、H+、OH-b.电解液为NaOHc.高温熔融氧化物为电解质d.熔融碳酸盐为电解质__MnO4-+__C2O42-+____＝__Mn2++__CO2+_____ClO3-+__Fe2++____＝__Cl-+__Fe3++___得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒基于燃料电池的电极反应方程式的书写Ⅱ.乙醇燃料电池a.电解液为H2SO4b.电解液为NaOHc.高温熔融氧化物为电解质d.熔融碳酸盐为电解质Ⅲ.肼(N2H4)燃料电池a.电解液为H2SO4b.电解液为NaOH质子交换膜拓展·创新质子交换膜微生物燃料电池工作示意图微生物燃料电池（microbialfuelcell，缩写MFC），使用自然界细菌及仿真细菌交互作用产生电流。【思考】根据示意图试着写出电极反应方程式拓展·创新【思考】根据示意图试着写出电极反应方程式氮化镓光电池氮化镓光电池利用该装置成功地实现了以CO2和H2O为原料来合成CH41．把a、b、c、d四块金属片浸入稀疏酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；b、c相连时，c上有大量气泡；b、d相连时，d上有大量气泡产生，则这四种金属的活动顺序由强到弱为()A．a>b>c>d

B．a>c>b>d

C．c>a>b>d

D．b>d>c>aA2．一个原电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该电池材料及电解质溶液可能是()选项正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DAgCuCuSO4C3．将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量稀硫酸中，同时向a中加少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)