化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池

關(guān)于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池第1頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三一、原電池1.概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池2.構(gòu)成原電池的條件⑴電極:活潑性不同的兩種金屬(或金屬與非金屬)作電極,較活潑的金屬作負(fù)極.⑵電解質(zhì)溶液⑶形成閉合回路.(4)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(△H<0)第2頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三3.原電池的工作原理(以Zn|H2SO4|Cu原理池為例)：原電池反應(yīng):2H++Zn=H2↑+Zn2+2e-負(fù)極正極e-e-e-現(xiàn)象:鋅片逐漸溶解;銅片上有大量氣泡產(chǎn)物生2H++2e-=H2↑Zn-2e=Zn2+氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn(負(fù))Cu(正)外電路稀硫酸SO42-H+內(nèi)電路[結(jié)論]工作原理:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng);在外電路,電子由負(fù)極流向正極;在內(nèi)電路,陰離子向負(fù)極移動,陽離子向正極移動.第3頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三1.原電池的正負(fù)極判斷方法.⑴利用原電池總反應(yīng)判斷:①負(fù)極:還原劑作負(fù)極或在負(fù)極反應(yīng),失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)的一極,電子流出的一極.②正極:氧化劑作正極或在正極反應(yīng).得電子,發(fā)生還原反應(yīng)的一極,電子流入的一極.⑵利用電流方向判斷:電流由正極流向負(fù)極⑶根據(jù)離子定向移動判斷:陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極.⑷根據(jù)電極材料判斷:一般是活潑的金屬作負(fù)極,不活潑的金屬或能導(dǎo)電非金屬作正極.⑸根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷:能溶解的一極為負(fù)極,有氣體析出或金屬單質(zhì)析出的一極為正極(活潑金屬作負(fù)極,酸或不活潑的金屬鹽溶液作電解質(zhì)溶液)二、常見問題第4頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三2.電極反應(yīng)式的書寫⑴原電池反應(yīng)⑵電極反應(yīng)式：負(fù)極：還原劑-ne-=氧化產(chǎn)物正極：氧化劑+ne-=還原產(chǎn)物⑶原電池反應(yīng)式=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式MgAlAX溶液例2.右圖為Mg與Al與X溶液組成的一原電池。試按要求回答問題。⑴X為硫酸時，原電池總反應(yīng)式(離子方程式)___________________________________負(fù)極為_____,電極反應(yīng)式為:_____________,正極為_____,電極反應(yīng)式為______________Mg+2H+=H2↑+Mg2+MgMg-2e-=Mg2+2H++2e-=H2↑Al氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物+-ne-第5頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三2Al+8OH--6e-=2[Al(OH)4]_

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

+3H2↑6H2O+6e-=3H2↑+6OH-⑵當(dāng)X為NaOH時，原電池反應(yīng)的離子方程式：________________________________________為負(fù)極,電極反應(yīng)式:____________________為正極,電極反應(yīng)式:________________MgAl⑶當(dāng)X溶液改為濃硝酸,Mg改為Cu，原電池反應(yīng)的離子方程式：________________________________________為負(fù)極,電極反應(yīng)式:__________________________為正極,電極反應(yīng)式:______________________Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2OCuCu-2e-=Cu2+Al4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O第6頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三3.原電池的設(shè)計例1.利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，設(shè)計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液負(fù)極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）鹽橋ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G

能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置第7頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三1．鹽橋的作用是什么？提示：鹽橋的作用：避免負(fù)極失去的電子不經(jīng)外電路直接轉(zhuǎn)移給溶液中得電子的微粒，降低發(fā)電效率；維持電解質(zhì)溶液中的電荷平衡；構(gòu)成閉合回路．第8頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第9頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三二、化學(xué)電源鋰電池干電池疊層電池紐扣電池（各類電池）第10頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三1.干電池（普通鋅錳電池）電極反應(yīng)方程式：負(fù)極：正極：Zn–2e-=Zn2+2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3↑+H2O反應(yīng)總的方程式2MnO2+2NH4++Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+第11頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三堿性鋅錳干電池以氫氧化鉀代替氯化銨做電解質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖1—3—8所示，其電極反應(yīng)為：第12頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三鋅錳堿性電池：

鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。負(fù)極材料由鋅片改為鋅粉，正極材料為MnO2,還原產(chǎn)物為Mn2O3,電解質(zhì)是KOH溶液，其放電曲線如圖所示：該電池有何優(yōu)點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn):工作電動勢穩(wěn)定,電池的容量和放電時間增加了幾倍第13頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三鋰電池2、鉛蓄電池Pb+PbO2+2H2SO4=PbSO4+2H2O負(fù)極材料：正極材料：電解質(zhì)：PbPbO2H2SO4不溶于水的白色沉淀電池反應(yīng)方程式：第14頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三放電是原電池原理；充電是電解原理第15頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池：放電是原電池原理；充電是電解原理放電時，為原電池

負(fù)極：Pb－2e-＋SO42-

PbSO4正極：PbO2＋SO42-＋4H++

2e-PbSO4＋2H2O

電池反應(yīng)：Pb＋

PbO2＋2H2SO4==2PbSO4

＋2H2O

充電時，為電解池陽極：PbSO4－2e-＋2H2OPbO2＋SO42-＋4H+

陰極：PbSO4+2e-

Pb＋SO42-總式：PbSO4＋2H2O

==

Pb＋

PbO2＋H2SO4

第16頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三3、新型燃料電池原理相同：工作時發(fā)生的仍然是氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)：工作時氧化劑和還原劑是從外界不斷輸入的，同時將電極產(chǎn)物不斷排出電池。燃料電池是名副其實(shí)的把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”。能量轉(zhuǎn)換率很高。第17頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三燃料電池第18頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三第19頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三氫氧燃料電池電池反應(yīng)為：

燃料電池優(yōu)點(diǎn):能量利用效率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)第20頁，講稿共23頁，2023年5月2日，星期三在堿性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：