化學(xué)高中原電池

第二節(jié)原電池化學(xué)電源1、概念：原電池是______________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是____________________反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)練習(xí)1.如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)：Zn電極是____（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________，該反應(yīng)是______（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)；Cu電極是______極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________,該反應(yīng)是_________反應(yīng)。（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)：Zn電極是____極，其電極反應(yīng)為_(kāi)____________，該反應(yīng)是________反應(yīng)；Cu電極是____極，其電極反應(yīng)為_(kāi)______________,該反應(yīng)_________反應(yīng).負(fù)Zn－2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑還原負(fù)Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu還原1、概念：原電池是______________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是____________________反應(yīng)。一、原電池【思考】簡(jiǎn)單原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？負(fù)極（–）：

電子電流正極（+）：要用到金屬活動(dòng)性順序表：注意：K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au…活潑性，還原性依次減弱?；顫娊饘佟l(fā)生氧化反應(yīng)——向外電路提供電子不活潑金屬（或惰性電極如石墨）——發(fā)生還原反應(yīng)——接受外電路提供的電子給溶液中的陽(yáng)離子AlMgAlMg稀硫酸氫氧化鈉溶液AB練習(xí)2、Al—Mg在不同的電解質(zhì)溶液中分別構(gòu)成原電池A、B（1）指出各池中負(fù)極材料。（2）從構(gòu)成原電池的幾個(gè)組成部分來(lái)看，判斷原電池負(fù)極，除了要考慮金屬的活潑性外，還要考慮

。電解質(zhì)溶液性質(zhì)，較易與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的金屬材料做原電池的負(fù)極2.構(gòu)成條件：(1)有兩個(gè)活性不同的電極(2)有電解質(zhì)溶液(3)能形成閉合回路(4)有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生②③④⑤⑥①√√√×××【思考】判斷以下哪些裝置構(gòu)成了原電池？工作原理的探究-動(dòng)畫(huà)演示2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液e-沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)陰離子陽(yáng)離子負(fù)極正極

陽(yáng)離子3.原電池的工作原理：外電路內(nèi)電路4、原電池的正負(fù)極的判斷方法

外電路判斷根據(jù)電子流動(dòng)的方向根據(jù)電流方向兩極判斷——負(fù)極——正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料①根據(jù)電極材料兩極判斷內(nèi)電路判斷——正極——負(fù)極——正極——負(fù)極——負(fù)極——正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料①根據(jù)電極材料——負(fù)極——正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料②根據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極

——負(fù)極

——正極③根據(jù)工作后電極的現(xiàn)象質(zhì)量增加或有氣泡冒出的

質(zhì)量減少的電極

——負(fù)極

——正極②根據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)

——負(fù)極

——正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極

②根據(jù)電極發(fā)生的反應(yīng)①根據(jù)電極材料根據(jù)電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子的流向4、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)列物質(zhì)標(biāo)變價(jià)按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量?？喘h(huán)境配守恒兩式加驗(yàn)總式兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H+應(yīng)讓其結(jié)合OH-生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。例2：判斷右邊原電池的正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。AFeCl3溶液負(fù)極：Cu-2e-

=Cu2+

正極：2Fe3++2e-=2Fe2+－＋CuC＋MgAlA稀硫酸溶液NaOH溶液－（稀硫酸）

負(fù)極:Mg-2e-=Mg2+

正極：2H++2e-=H2↑（NaOH溶液）

負(fù)極：2Al+8OH--6e-=2AlO-2+4H2O

正極：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-用途廣泛的電池用于汽車(chē)的鉛蓄電池筆記本電腦專用電池手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池各式各樣的紐扣電池分類：一次電池二次電池燃料電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池氫氧燃料電池鋰離子電池銀鋅蓄電池普通鋅錳干電池鋅銀紐扣電池三、化學(xué)電源(一)一次電池1.干電池（1）酸性鋅錳干電池干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周?chē)畛銷H4Cl、ZnCl2和淀粉作電解質(zhì)溶液，還填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+，正極（石墨）:2NH4++2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O總反應(yīng)：

Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O正極（石墨）：MnO2+2e-+2H2O=Mn(OH

)2+2OH–總反應(yīng)：Zn+MnO2+H2O

=Zn

O+Mn(OH)22、堿性鋅錳干電池金屬棒堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。普通鋅錳干電池缺點(diǎn)：放電量小，放電過(guò)程中易氣漲或漏液2.銀鋅電池Zn為負(fù)極,Ag2O為正極電解液:KOH溶液電極反應(yīng)式:負(fù)極:Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2

正極:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－總反應(yīng)式:

Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)23、鋰電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S負(fù)極：

；正極：

。用途：質(zhì)輕、高能(比能量高)、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S4.鋁——空氣——海水電池負(fù)極：4Al-12e-＝4Al3+正極：3O2+6H20+12e-＝120H-電池總反應(yīng)式為：4Al+3O2+6H20=4Al(OH)31991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為材料組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈．以取之不盡的海水為電解質(zhì)(二)二次電池(可充電)電極材料電解質(zhì)溶液正極：PbO2

負(fù)極：Pb30%的H2SO4溶液負(fù)極（Pb）:

Pb-2e-+SO42

-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

正極（PbO2）:PbO2+4H++SO42

-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：放電----原電池反應(yīng)（三）、燃料電池概況

燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能，直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時(shí)，它可以連續(xù)發(fā)電。新型綠色環(huán)保燃料電池車(chē)燃料電池由于具有高效、潔凈、功率密度高及模塊化結(jié)構(gòu)等突出的特點(diǎn)，這決定了它在固定發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)用電源、分布式電源、空間飛行器電源及交通工具用電源方面有廣闊的應(yīng)用前景。

燃料電池的特點(diǎn)1.兩電極材料均為惰性電極．2.負(fù)極－可燃性氣體失電子，正極－助燃性氣體得電子．3.電池反應(yīng)與燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式相同4.電極反應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-1.氫氧液體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2.氫氧固體燃料電池●復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)先寫(xiě)總反應(yīng)式，再根據(jù)電解質(zhì)溶液寫(xiě)出正極反應(yīng)式，然后由總反應(yīng)式與正極反應(yīng)式相減得到負(fù)極反應(yīng)式如CH4酸性燃料電池中，電極反應(yīng)式為：2O2+8H++8e-=4H2O(正極反應(yīng)式)CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+(負(fù)極反應(yīng)式)CH4＋2O2=CO2＋2H2O(總反應(yīng)式)

-它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：電池總反應(yīng)：正極：負(fù)極：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+

7H2OCH4+2O2