電池探秘 課件

課題1電池探秘1.理解電池的工作原理和構(gòu)成條件。2.了解生活中常用電池的種類、性能，知道根據(jù)需要合理選擇電池。3.認(rèn)識(shí)常用電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。一、電池是怎樣工作的1.原電池的定義及構(gòu)成_______________化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能_______電解質(zhì)_________閉合回路2.原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)

(1)工作原理。電極名稱電子流向離子流向電極反應(yīng)電池反應(yīng)負(fù)極(鋅極)正極(銅極)失電子的一極；發(fā)生氧化反應(yīng)的一極。得電子的一極；發(fā)生還原反應(yīng)的一極。陰離子→負(fù)極，陽離子→正極負(fù)極外線路正極負(fù)極(鋅極)正極(銅極)Zn-2e-====Zn2+2H++2e-====H2↑Zn+2H+====Zn2++H2↑(2)實(shí)質(zhì)。原電池產(chǎn)生電流的實(shí)質(zhì)，是發(fā)生了_____________。電子由_____流向_____產(chǎn)生電流。氧化還原反應(yīng)負(fù)極正極3.實(shí)際應(yīng)用紐扣電池及工作原理____KOH___Zn____HgO二、認(rèn)識(shí)幾種電池1.幾種電池的比較鋅筒碳棒MnO2鋅筒下降鉛PbO2Pb和PbO2密度強(qiáng)短H2O22H2+O2====2H2O燃料和氧化劑高2.廢舊電池污染的治理(1)廢舊電池必須回收。(2)開發(fā)使用無污染或污染小的新型電池，如_______電池。太陽能1.原電池正、負(fù)極的判斷方法負(fù)極活潑金屬氧化反應(yīng)電子流出不斷溶解正極較不活潑金屬或非金屬還原反應(yīng)電子流入放出氣體或電極增重2.原電池原理的應(yīng)用(1)加快化學(xué)反應(yīng)速率。理論上，氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，因有電流產(chǎn)生，加快了電子的轉(zhuǎn)移，從而加快了化學(xué)反應(yīng)速率，如：實(shí)驗(yàn)室利用Zn與稀硫酸反應(yīng)制取H2時(shí)，稀硫酸中滴入幾滴CuSO4溶液，置換出的單質(zhì)銅與鋅形成原電池從而加快了H2的逸出。(2)比較金屬的活潑性。根據(jù)溶解(或質(zhì)量減輕)的為負(fù)極，質(zhì)量增加(或產(chǎn)生氣泡)的為正極，結(jié)合負(fù)極活潑性＞正極活潑性，便可作出結(jié)論。(3)用于金屬的防護(hù)。使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可將其與鋅塊相連接，使鋅作原電池的負(fù)極。

3.設(shè)計(jì)原電池——“一拆、二選”(1)一拆：首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。(2)二選：①電極材料的選擇：在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極；活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬物質(zhì)作為正極。原電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。②電解質(zhì)溶液的選擇。電解質(zhì)溶液中一般要有能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子。如在銅鋅構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2＋的溶液中。

原電池的構(gòu)成及工作原理【典例1】(2012·無錫模擬)根據(jù)氧化還原反應(yīng)：

2Ag＋(aq)＋Cu(s)====Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示，(鹽橋中為瓊脂飽和KNO3,能使離子通過)。請回答下列問題：(1)電極X的材料是__________；電解質(zhì)溶液Y是________。(2)銀電極為電池的________極，寫出兩電極的電極反應(yīng)式：銀電極：_________；X電極：__________。(3)外電路中的電子是從_________電極流向_______電極。(4)鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是_______(填序號(hào))。A.K+B.NO3-C.Ag+D.SO42-【思路點(diǎn)撥】解題關(guān)鍵點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：(1)將總反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)。(2)分析電極材料X和溶液Y應(yīng)該是什么?！窘馕觥?1)根據(jù)硫酸銅可知X為銅，根據(jù)銀可知Y為硝酸銀；(2)銅比銀活潑，所以銅失電子作負(fù)極，銀得電子作正極；(3)電子從負(fù)極經(jīng)過外線路流向正極；(4)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。答案：(1)銅AgNO3溶液(2)正Ag＋＋e－====AgCu－2e－====Cu2＋(3)銅(X)Ag(4)B【延伸探究】(1)沒有了鹽橋原電池還能不能工作？提示：沒有了鹽橋，不能形成閉合回路，原電池不能再工作。(2)電路中通過0.2mol電子時(shí)，正負(fù)極的質(zhì)量各有什么變化？提示：正極Ag+得電子析出Ag，0.2mol電子析出0.2molAg，增重21.6g，負(fù)極銅溶解，0.2mol電子溶解0.1molCu，銅電極消耗6.4g。

【方法技巧】確定原電池負(fù)極的常用方法(1)根據(jù)電極材料：活潑性相對較強(qiáng)的金屬為負(fù)極(例外：Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極等)。(2)根據(jù)電子流向：電子流出的一極。(3)根據(jù)電流流向：電流流入的一極。(4)根據(jù)離子的移動(dòng)方向：陰離子移向的一極。(5)根據(jù)反應(yīng)類型：發(fā)生氧化反應(yīng)的一極。(6)根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象：電極不斷溶解或質(zhì)量不斷減小的一極(例外：燃料電池等)?！咀兪接?xùn)練】關(guān)于如圖所示的原電池，下列說法正確的是

()

A.電子從鋅電極通過電流表流向銅電極B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C.鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)D.銅電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H＋＋2e-====H2↑【解析】選A。由原電池裝置圖可知，負(fù)極為Zn，發(fā)生反應(yīng)：Zn－2e－====Zn2＋；正極為Cu，發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－====Cu。鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中遷移，陽離子向CuSO4溶液中遷移。所以正確答案為A。

【變式備選】如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是()

A.外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→YB.若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D.若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y【解析】選D。外電路的電子流向?yàn)閄→外電路→Y，電流方向與其相反。X極失電子，作負(fù)極，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)。若兩電極分別為Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe。

常見原電池及應(yīng)用【典例2】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是____________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開______________(用a、b表示)。(2)如果電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負(fù)極反應(yīng)式為_______________________________________________________。(3)電極表面鍍鉑粉的原因是_________________________________________________________________________。

(4)該電池工作時(shí)，H2和O2由外部連續(xù)供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：Ⅰ.2Li+H22LiHⅡ.LiH+H2O====LiOH+H2↑反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是_______，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是____?！?===【思路點(diǎn)撥】解答本題需要注意以下兩點(diǎn)：(1)電解質(zhì)溶液的酸堿性影響電極反應(yīng)式的書寫。(2)判斷氧化劑、還原劑應(yīng)關(guān)注化合價(jià)變化?！窘馕觥?1)原電池的工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。由于燃料電池的電池反應(yīng)式就是它燃燒的化學(xué)方程式，所以該燃料電池的電池反應(yīng)式為：2H2+O2====2H2O，其中氫元素從零價(jià)升至+1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)極為失去電子的一極，即H2失電子生成H+，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH-；正極為得電子的一極，O2獲得電子生成OH-。

(3)鉑粉吸附氣體的能力強(qiáng)，可增大電極單位面積吸附的H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率。(4)Ⅰ.Li從零價(jià)升至+1價(jià)，做還原劑。Ⅱ.H2O中的氫從+1價(jià)降至H2中的零價(jià)，做氧化劑。答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 由a到b(2)2H2+4OH--4e-====4H2O(或H2+2OH--2e-====2H2O)(3)增大電極單位面積吸附的H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率(4)LiH2O

【警示鐘】書寫電極反應(yīng)時(shí)易出錯(cuò)的幾點(diǎn)(1)兩極得失電子數(shù)目相等；(2)電極反應(yīng)式常用“====”不用“

”表示；(3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加“↑”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號(hào)表示；(4)寫電極反應(yīng)式時(shí)要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H＋或OH－或H2