選修4第一、二節(jié)原電池和化學電源

第四章電化學基礎第一節(jié)原電池ABCDEFMN下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXVV思考與練習氧化反應還原反應(–)(＋)Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu

硫酸銅溶液ZnCue-SO42-Cu2+AZn+Cu2+=Zn2++CuCu復習：原電池的工作原理1、外電路：負極鋅片失去電子，通過導線和用電器，正極溶液中的銅離子得到電子。2、內(nèi)電路：溶液離子的定向移動構(gòu)成閉合電路，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。CuZn-溶液中陰、陽離子分別向哪個電極運動？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+----------Zn2+Cu2+負極正極靜電作用【為什么？】正極

負極電流流向電子流向--負極：電子流出的一極正極：電子流入的一極發(fā)生氧化反應的一極為負極化合價升高的一極為負極開始實驗現(xiàn)象鋅片Zn-2e-=Zn2+銅Cu2++2e-=Cu電流表鋅片腐蝕，不斷溶解銅片上有紅色物質(zhì)析出電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)一段時間實驗現(xiàn)象鋅片也被紅色物質(zhì)覆蓋電流表讀數(shù)不斷減小實驗探究一銅片質(zhì)量增重CuSO4

溶液AZn1.為什么電流表讀數(shù)不斷減小？問題2.能否阻止Cu2+在鋅片表面析出？CuZnZnSO4溶液CuSO4溶液Zn2+SO42-A1.燒杯中加什么溶液？實驗設計為什么？SO42-

Zn2+2.安培表指針會偏轉(zhuǎn)嗎？3.怎樣構(gòu)成閉合回路？實驗探究二鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊脂

K+和Cl-在鹽橋中能移動

信息提示鹽橋交流研討：1、在鹽橋插入之前，電流計指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？2、在鹽橋插入之后，電流計指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？3、左右燒杯中各發(fā)生了什么反應？4、該裝置與普通鋅銅原電池相比，有什么不同的地方？兩個半電池：包括電極材料和電解質(zhì)溶液，兩個隔離的半電池通過鹽橋連接起來。

SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+鹽橋工作示意圖CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－鋅半電池銅半電池電極反應：負極：正極：總反應：

Cu2++2e-=CuZn－2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++Cu鋅銅原電池（鹽橋）ZnSO4溶液CuZnCuSO4溶液鹽橋

問題解決二.加入鹽橋后由兩個半電池組成的原電池工作原理：還原性強的材料作負極，失電子被氧化電解質(zhì)溶液中氧化性強的離子在正極得電子被還原兩極之間通過鹽橋構(gòu)成閉合回路。電子由負極經(jīng)導線流向正極知識小結(jié)一.鹽橋的作用：1.構(gòu)成閉合電路。（使兩個半電池連通）2.平衡電荷。（使溶液呈電中性）半電池1：半電池2：外電路中：內(nèi)電路中：知識應用1.某原電池總反應離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+,不能實現(xiàn)該反應的原電池是(

)A.正極為Cu,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B.正極為C,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C.正極為Ag,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D.正極為Ag,負極為Fe,電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液D2.請根據(jù)離子反應：設計一個帶鹽橋的原電池Cu+2Ag+=Cu2++2Ag銀半電池銅半電池電極反應：負極：正極：總反應：

Cu－2e-=Cu2+2Ag++2e-=2AgCu+2Ag+=Cu2++2Ag銅銀原電池（鹽橋）AgNO3溶液CuSO4溶液CuAg鹽橋

問題解決【方法規(guī)律】設計原電池的思路

(1)根據(jù)氧化還原反應方程式寫出電極反應式;(2)確定兩電極材料;(3)確定電解質(zhì)溶液;(4)構(gòu)成閉合回路。標價態(tài)定正負一分二第二節(jié)化學電源1、化學電池（原電池）一次電池：干電池二次電池：充電電池（蓄電池）燃料電池：氫氧燃料電池2、如何判斷電池的優(yōu)劣？3、常見原電池的工作原理：一、原電池中電極反應式的書寫確定原電池的正負極，列出正負極上的反應物質(zhì)，并標出相同數(shù)目電子的得失。兩電極反應式相加，與總反應方程式對照驗證電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應穩(wěn)定存在。總反應標升降一分二看環(huán)境先電荷后質(zhì)量兩式加驗總式保正確例:寫出鎂、鋁與電解質(zhì)溶液組成的原電池，電極反應式。負極反應式：正極反應式：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O6H2O+6e-=3H2↑+6OH-NaOH為電解質(zhì)H2SO4溶液為電解質(zhì)負極反應式：正極反應式：Mg－2e－＝Mg2+2H++2e－＝H2↑解析：當NaOH為電解質(zhì)溶液時，因為Al能與NaOH反應，所以Al為負極，Mg為正極1、找出該原電池反應的方程式：

2Al＋2H2O＋2NaOH＝2NaAlO2＋3H2↑2、找出負極：Al3、分解負極行為：①首先，Al失去電子：Al－3e－＝Al3＋②考慮Al3＋能電解質(zhì)NaOH溶液反應：Al3＋＋4OH－＝AlO2－＋2H2O則負極反應為①與②的加合：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O4、正極反應由總反應減負極反應可得正極（Mg）： 6H2O+6e-=3H2↑+6OH-當H2SO4溶液為電解質(zhì)時：因為Mg的活潑性大于Al，所以為Mg負極，Al為正極負極反應式：Mg－2e－＝Mg2+正極反應式：2H++2e－＝H2↑二、燃料電池電極反應式的書寫如：H2—O2燃料電池乙醇—氧氣燃料電池電極：惰性電極（Pt、石墨、Au）。電解質(zhì)溶液：①酸性電解質(zhì)溶液如：H2SO4溶液；②堿性電解質(zhì)溶液如：NaOH溶液；③熔融氧化物如：Y2O3;④熔融碳酸鹽如：K2CO3等。燃料包含：可然性氣體H2；烴如：CH4；醇如C2H5OH等具體書寫方法：第一步：寫出電池總反應式燃料電池的總反應與燃料的燃燒反應一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應則總反應為加合后的反應。如氫氧燃料電池的總反應為：2H2+O2=2H2O；甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為NaOH溶液）的反應為：CH4+2O2=CO2+2H2O①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②①式+②式得燃料電池總反應為：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O第二步：寫出電池的正極反應式根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應有所不同，其實，我們只要熟記以下四種情況：（1）酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應式：O2+4H++4e-=2H2O（2）堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應式：O2+2H2O+4e-=4OH-（3）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導O2-）環(huán)境下電極反應式：O2+4e-=2O2-（4）熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3）環(huán)境下電極反應式：

O2+2CO2+4e－＝2CO32-。第三步：根據(jù)電池總反應式和正極反應 式寫出電池的負極反應式電池負極反應式=電池的總反應式-電池正 極反應式注意：總反應式和正極反應式轉(zhuǎn)移電子相等時才能直接相減，否則，要先配平，再相減。1．下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是

A．a(chǎn)電極是負極

B．b電極的電極反應為：4OH--4e-==2H2O+O2↑

C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源

D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置練習(

B)

2．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應為：

A．H2＋2OH－＝2H2O＋2e－

B．O2＋4H＋＋4e－＝2H2O

C．H2－2e－＝2H＋

D．O2＋2H2O＋4e－＝4OH－(C)

3．一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-B．O2(g)+4H＋(aq)+4e－=2H2O(l)C．CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H＋(aq)+6e－D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－(C)

4、以甲烷和氧氣組成的燃料電池，以KOH為電解質(zhì)，負極反應式：

；正極反應式：

；總反應式：

；

以H2SO4溶液為電解質(zhì)：負極反應式：

；正極反應式：

；總反應式：

；

CH4+10OH－+8e－==CO32－+7H2OO2+2H2O+4e－===4OH－CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2OCH4–8e－+２H2O==CO2+８H＋O2+４H＋+4e－===２H2OCH4+2O2===CO２+２H2O解析：甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極,電解質(zhì)溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反應生成K2CO3，所以：

總反應為：CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O。正極的電極反應式為：O2+2H2O+4e－===4OH－。負極反應式=總反應式-正極反應式×２（得失電子相等）所以負極的電極反應式：CH4+10OH－+8e－=CO32+7H2O以H2SO4溶液為電解質(zhì)：總反應為：CH4+2O2===CO２

+２H2O正極的電極反應式為：O2+４H＋+4e－===２H2O。負極反應式=總反應式-正極反應式×２（得失電子 相等）負極發(fā)生的反應：CH4–8e－+２H2O==CO2+８H＋正極:NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-5、已知愛迪生蓄電池在堿性條件下的電池反應式為：Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2

試寫出放電時的正、負極,充電時的陰、陽極的電極反應式。

放電負極:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2

6、寫出甲烷燃料電池在固體電解質(zhì)（高溫下能傳導O2-）下的電極反應式答案：正極反應：O2+4e-=2O2-

負極反應：CH4+4O2---8e-=CO2+2H2O

寫出甲烷燃料電池在熔融碳酸鹽（如：熔融K2CO3）環(huán)境下的電極反應式正極反應式：O2+2CO2