原电池（第1课时）课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第1讲

原电池新人教版化学选择性必修一第四章化学反应与电能第一节原电池复习导入1.原电池：化学能转化成电能的装置2.构成条件①两个能导电的电极②电解质溶液或熔融电解质（离子导体）④能自发进行氧化还原反应一般为两种活动性不同的金属或金属与能导电的非金属（石墨等）③电极间形成闭合回路实验4-1双液

-盐桥原电池

缺点：原电池中的氧化反应和还原反应没有完全隔开，锌与其接触的硫酸铜溶液发生反应，电流会逐渐衰减。不能产生持续稳定电流。对原电池工作原理的进一步探究：如下图是原电池，如果用它做电源，不但效率较低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？深入探究：1.氧化剂和还原剂直接接触:在单液原电池中，氧化剂和还原剂直接接触，导致电子的转移不经过外部电路，从而使得电流衰减较快。‌‌2.负极锌片周围的溶液带正电荷‌：随着反应的进行，负极锌片周围的溶液带正电荷，阻止锌失去电子变成锌离子进入溶液，导致电流减小。‌‌3.锌片表面变得光滑‌：在反应过程中，锌片表面逐渐变得光滑，难以吸附电子，这也是电流衰减的一个原因。4.在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通1.双液-盐桥原电池

盐桥装有含KCl饱和溶液的琼脂(只出不进)作用：①连接内电路，形成闭合回路②平衡电荷，溶液保持电中性③避免电极与电解质溶液直接反应，产生持续稳定的电流琼胶的固定作用可以防止KCl溶液直接流出来。1.双液-盐桥原电池优点：

把氧化和还原反应完全隔离，在不同区域之间实现电子的定向移动；能持续、稳定地产生电流；最大限度地将化学能转化为电能。2.双液原电池实验现象有盐桥存在时，电流表指针偏转,取出盐桥，电流表指针不再偏转双液原电池的不足【实验探究】组装单液、双液铜锌原电池，测定电流，比较大小。【实验结论】单液原电池电流较大；双液原电池的电流较小。双液原电池电流小的原因：①离子运动的距离长②离子运动的通道窄③离子容量小双液原电池的改进缩短盐桥长度增大盐桥截面积增大离子浓度……隔膜隔膜原电池阳离子交换膜：只允许阳离子通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过质子交换膜：只允许H+通过隔膜的作用将两电极区隔离，防止反应选择性通过离子，平衡电荷、形成闭合回路分离物质或除杂隔膜类型阳离子交换膜阴离子交换膜质子交换膜3.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是(

)。A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c()减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡C课堂小结名称单液原电池双液原电池隔膜原电池优点缺点电流强1.能量转化率低2.氧化剂与还原剂直接接触，寿命短1.内阻大，电流弱2.盐桥需要定期更换1.能量转化率高2.避免氧化剂与还原剂直接接触，寿命长1.能量转化率高2.避免氧化剂与还原剂直接接触，寿命长3.内阻小，电流强原电池的正负两极判断1.负极：失电子，化合价升高，发生氧化反应，作还原剂

正极：得电子，化合价降低，发生还原反应，作氧化剂（负氧正还）2.电子流出的是负极，电流流出的是正极3.阴离子向负极移动，阳离子向正极移动4.活泼金属为负极，不活泼金属/非金属为正极5.质量减小的是负极，质量增加或者质量不变，有气泡产生的是正极2.原电池原理的应用

如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。1.加快氧化还原反应速率2.比较金属活动性的强弱活泼金属为负极，不活泼金属/非金属为正极质量减小的是负极，质量增加或者质量不变，有气泡产生的是正极特例：Mg/Al/NaOH溶液形成的原电池中

特例：Cu/Fe/浓硝酸形成的原电池中2.原电池原理的应用3.设计原电池2.原电池原理的应用设计原电池：Cu+2Ag+

＝2Ag+Cu2+Fe+2Fe3+=3Fe2+典例精讲根据原电池工作原理，将下列氧化还原反应设计成原电池：2Fe3++2I-2Fe2++I2答案D1.控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。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，反应达到平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，则乙中的石墨电极为负极2.把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，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；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序为()A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>b>dD．b>d>c>a答案B3.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是()A．电池工作时，盐桥中的Cl－向负极移动B．负极反应式：2H＋＋2e－=

H2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D．Fe作正极，发生氧化反应答案A

模块二化学电源二、化学电源1.化学电源

将化学能变成电能的装置广泛应用于移动、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。优点能量转换效率高，供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便易维护，可在各种环境下工作。二、化学电源2.电池优劣的判断标准

比能量比功率电池的可储存时间的长短［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少[单位：（W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小.除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更易满足使用者需求。二、化学电源3.化学电源的分类

放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）一次电池一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。二、化学电源一次电池正极负极电解质溶液e-+-逐渐消耗不断被还原电池电压逐渐降低，最后失效锌锰干电池二、化学电源一次电池锌锰干电池负极：Zn—2e—===Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e—=2MnOOH+2NH3↑总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+2MnOOH容易漏液（锌外壳变薄；糊状NH4Cl显酸性与锌反应）产生氨气膨胀锌锰干电池的缺点:二、化学电源一次电池碱性锌锰干电池湿的氢氧化钾NH4Cl糊状电解液负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)二、化学电源一次电池纽扣式银锌电池正极:Ag2O;负极：Zn;电解质:

KOH溶液Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2负极:正极:总反应式:二、化学电源

放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。汽车用铅酸蓄电池镍氢电池二次电池（充电电池）二、化学电源正极：PbO2

负极：Pb

电解质溶液：稀硫酸总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电负极：Pb+SO42-－2e-==PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O二次电池铅酸蓄电池放电过程中，负极质量变化

，稀H2SO4的浓度

。增大减小放电总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电铅酸蓄电池充电

PbO2作正极充电：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4，硫酸浓度不断增大正、负极质量均增加对点训练B二、化学电源二次电池锂电池总反应：正极：

负极：

LixCy+Li1-xCoO2LiCoO2＋Cy放电充电负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6)正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)电解液：锂导电有机电解液LixCy－xe－＝xLi++CyLi1-xCoO2+xLi+

+xe-＝LiCoO2二、化学电源燃料电池将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂(如氧气）的化学能连续不断地直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上,排放的废弃物少。

反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。二、化学电源燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质碱性电解质负极反应2H2－4e—＝

4H+2H2＋4OH—－4e—＝4H2O正极反应O2

＋4H+

＋4e—＝2H2OO2＋2H2O＋4e—

＝

4OH—总反应2H2+O2

＝2H2O反应后溶液PH升高反应后溶液PH降低以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性介质(如H2SO4)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。(2)碱性介质(如KOH)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2＋2OH－===CO32-＋3H2OCH4－8e－＋10OH－===CO32-＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－(3)固体电解质(高温下能传导O2－)负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。（4）熔融碳酸盐燃料电池（电解质是Li2CO3－K2CO3的混合物熔盐，导电离子是碳酸根离子）负极：____________________________________________；正极：____________________________________________；总反应式：________________________________________。CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O2O2＋8e－===4O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2OCH4＋2O2===CO2＋2H2O2O2+4CO2+8e－===4CO32-CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O乙烷燃料电池1.酸性电解质2碱性电解质甲醇燃料电池乙醇燃料电池【思考交流】构造示意图如图所示。该电池以稀土金属材料作电极，两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－。固体电解质燃料电池正极反应式负极反应式总反应式CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2OO2＋4e－===2O2－CH4＋2O2===CO2＋2H2O

熔融碳酸盐燃料电池正极反应式负极反应式总反应式BA

2CO＋O2===2CO2

对点训练电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图，写出电极a的电极反应式：

。2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O

写出正负极电极反应式A某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同均为2L、浓度不同的CuSO4