原電池的工作原理和化學電源.ppt

1、化學電源,化學電源的分類,一次電源：普通鋅錳干電池、 堿性干電池、 銀鋅鈕扣電池,二次電源：鉛蓄電池、鎳鎘電池、 銀鋅電池、鎳氫電池、 鋰電池、鋰離子電池,鋰電池,干電池,疊層電池,紐扣電池,各類電池,（1）鈕扣式銀鋅電池,鈕扣電池,1970-1975, 開發(fā)了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術。 1975-1983, 為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。 1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動車用的鎳鋅電池。 1998-1992, 為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。,（2）干電池(普通鋅錳電池）,干電池用鋅制桶形外殼作負極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、Z

2、nCl2和淀粉作電解質溶液，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。電極總的反應式為：,4NH4Cl+2Zn +2MnO2 = Zn(NH3)4Cl2 +ZnCl2 +Mn2O3+H2O,堿性鋅錳電池（書P14）,（3）氫氧燃料電池,若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應,（4）鉛蓄電池,正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。寫出放電時電極反應式。,（5）銀鋅電池,（6）鎘鎳電池,負極材料：Cd ，正極材料：涂有NiO2 ，電解質：KOH溶液。反應式如下：,寫出電極反應式。,電極方程式的書寫 1、先根據(jù)電極材料、電解質溶液及

3、反應現(xiàn)象，先確定正負極，然后寫電極反應式。在確保正負極轉移電子數(shù)目相同的前提下，將正負電極反應式相加既得總反應式。 2、根據(jù)氧化還原方程式找出發(fā)生氧化反應和還原反應的物質，確定兩極名稱和反應物，利用電子守恒寫出兩極反應式。,小結,【思考】 1、原電池是怎樣一個裝置 2、原電池的構成條件 3、原電池工作原理,E,CuSO4,電子:負極 導線 正極,失電子 氧化反應,得電子 還原反應,原 電 池 工 作 原 理 示 意 圖,實驗1 的現(xiàn)象和結論,現(xiàn)象:,鋅粉溶解,有紅色物質析出,溫度計顯示溫度迅速上升.,結論:,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,CuSO4,實驗2 的現(xiàn)象和結論,現(xiàn)象:,鋅片變

4、細,銅上有紅色物質析出,電流計指針發(fā)生偏轉.,結論:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,取出鹽橋：,？,電流中斷,鹽橋： 在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊膠作成的凍膠。,鹽橋的作用： 使Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子順利地不斷從Zn極流向Cu極。,導電性,原電池（含鹽橋）： 1、兩個半電池（一般為不同的兩個電極和電解質溶液） 2、鹽橋（通常為含有KCl飽和溶液的瓊脂） 3、用導線相連組成閉合回路,原理：,電極反應和總反應：,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-= Cu,負極：Zn-2e-=Zn2+,正極：Cu2+2e-=

5、Cu,總反應：,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,構 成：, 正負極的判斷： 負極：失去電子（發(fā)生氧化反應，一般為 較活潑的金屬電極） 正極：得到電子（發(fā)生還原反應一般為較不活潑金屬或非金屬） （單位時間內負極失電子數(shù)與正極得電子數(shù)相等）, 電極方程式的書寫 1、先根據(jù)電極材料、電解質溶液及反應現(xiàn)象，再確定正負極，然后寫電極反應式。在確保正負極轉移電子數(shù)目相同的前提下，將正負電極反應式相加既得總反應式。 2、根據(jù)氧化還原方程式找出發(fā)生氧化反應和還原反應的物質，確定兩極名稱和反應物，利用電子守恒寫出兩極反應式。,練習,1、判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名

6、稱，并寫出電極反應式.,1,(),2H+2e-H2,負極：,總反應：,正極：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),負極：,正極：,總反應：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,(),正極：,負極：,總反應：,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,2,3,5,4,(),(),負極：,正極：,總反應：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+H2+Cu,甲,2、把金屬甲和乙分別插入稀硫酸中，觀察到金屬甲表面有氣泡產(chǎn)生，金屬乙表面無氣泡產(chǎn)生，此實驗說明甲的金屬活動性比乙的

7、；若把這兩種金屬用導線連接后平行插入稀硫酸中，則可觀察到金屬 的表面有氣泡產(chǎn)生，一段時間后金屬 的質量減少。,強,乙,迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已 投入使用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金儲氫材料作為 負極活性物質，取代了致癌物質鎘，使其 成為一種綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電池系由碳作負極，嵌鋰的金屬氧化物作 正極和有機電解質構成，其工作電壓為36伏，因此一個 鋰離子電池相當三個鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A錳電池是在堿性鋅錳原電池基礎上發(fā)展起 來的，由于應用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原

8、電池 的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。太陽能電池利用PN結的光電效應，把太陽光能直接轉換成電 能，滿足用戶需要。這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無 噪聲、運行簡單可靠、減少維護、建設周期短等特點，已被空間和無常規(guī)能源的地域廣泛采用。,綠色電池種種,3、一個原電池的總反應的離子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，該反應的原電池的組成正確的是 A B C D 正極 Zn Ag Cu Cu 負極 Cu Cu Zn Zn 電解質 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2,C,4、已知氧化還原反應 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2， 利用這一反應設計一個原電池，畫出示意圖， 標出電極材料，電解質溶液，寫出電極反應式。,正極：,負極：,總反應：,Cu2e - Cu2+,2Fe3+2e- 2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,請用鎂、鋁作電極,設計一個原電池, 并寫出電極反應方程式和總方程式。,現(xiàn)有試劑： H2SO4溶液、NaO