原电池、化学电源.ppt

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1、1、概念：原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原,例：如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,还原,负,Zn 2e - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e

2、- = Cu,还原,一、原电池,(1)具有两个 不同的电极。 (2)合适的 溶液。 (3)形成 回路(外电路用导线相连或互相接触并将两电极插入电解质溶液中)。 (4)能自发地发生 反应。,活泼性,电解质,闭合,氧化还原,2、构成原电池的条件,3.电池的正负极的判断方法,电子流出的极 电子流入的极,负极 正极,较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料,质量增加的电极 工作后 质量减少的电极,负极 正极,正极 负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,负极 正极,练习,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(

3、),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,CuSO4,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-

4、Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液 盐桥,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e- =Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,阳离子,二、原 电 池 原 理,外电路,内电路,三、原电池的设计,从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原,电池。设计原电池的基本思路：,根据电池反应式确定正、负极反应式。 根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。 画出原电池装置示意图。,负极：,正极：,总反应：,Cu2e=Cu2,2Fe

5、32e=2Fe2,2Fe3+ + Cu2 Fe2+ + Cu2+,或 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2,例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。,C,FeCl3,FeCl3,CuCl2,Cu,练习：根据下式设计一个原电池： Cu2Ag=Cu22Ag (1)装置可采用烧杯和盐桥，画出原电池的装置简图。注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。 (2)写出两个电极上的电极反应。,(2) 负极：Cu2e=Cu2， 正极：2Ag2e=2Ag,负极,2加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使 产生H2的速率加快。 3比较金属活

6、动性强弱,四 、原电池原理的应用：,1设计化学电池,4用于金属的保护 如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。,一、化学电池 将 转化为电能的装置。 1分类,化学能,2优点 具有 高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。 3判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的多少，单位“(Wh)/kg”或“(Wh)/L”。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位“W/kg”或“W/L”。 (3)电池 的长短。,能量转化率,可储存时间,二、几种常见的化学电池 1一次电池 (1)碱性锌锰电池：构造：,组成： 正极： ；

7、负极： ； 电解质： 。 工作原理： 负极反应： ； 正极反应： ； 总反应： Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。,MnO2,Zn,KOH,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH,(2)银锌电池： 构造：,组成：负极： ，正极： ，电解质： 。 工作原理： 负极反应： ； 正极反应： ； 电池反应： 。,Zn,Ag2O,KOH,ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag,Zn2OH2e=Zn(OH)2,Ag2O2eH2O=2Ag2OH,2二次电池(以铅蓄电池为例) (1)构造：,(2)组成：正极： ；负极： ；电解质： 。 (3)工作原理：

8、铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。,PbO2,H2SO4溶液,Pb,放电过程的电极反应、总反应： 负极： ； 正极： ； 总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。,充电过程的电极反应、总反应： 阴极： (还原反应)； 阳极： (氧化反应)； 总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。,3燃料电池 (1)构造： (以酸性氢氧燃料电池为例),（2）工作原理 以H2、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧化反应，以空气或O2作氧化剂在正极上得到电子，连续不断的把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。 所用电极一般为惰性电极。 所用电解质为酸(或碱)

9、、熔融氧化物(或熔融盐)等。,氢氧燃料电池工作原理,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 +4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为： 负极： 正极： 电池总反应：,2O2+ 4H2O + 8e- = 8OH -,CH4+ 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O,CH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O,甲烷新型燃料电池,方

10、法指导,分析氧化还原反应：负极还原剂失去电子； 正极氧化剂得到电子。 要注意介质影响：一般来说，一极消耗介质的离子， 另一极则生成介质的离子。 合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子， 即得到总的氧化还原方程式。 总之，总的氧化还原反应方程式减去一极电极反应式， 可得另一极电极反应式。,电极反应式书写技巧：,1、银锌电池（电解质为KOH）,负极：Zn + 2OH- 2e- = Zn(OH)2,2、海水电池（电解质溶液为海水）,正极：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH-,正极：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-,总反应：Zn + Ag2O + H2

11、O = Zn(OH)2 + 2Ag,总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,负极：4Al - 12e- = 4Al3+，,练习,3、C2H6燃料电池、电解质为KOH溶液 负极： 正极： 电池总反应： 4、CH3OH燃料电池、电解质为KOH溶液 负极： 正极： 电池总反应：,7O2+ 14H2O +28e-=28OH -,2C2H6+ 36OH -28e-= 4CO32- + 24H2O,2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O,3O2+6H2O +12e-= 12OH -,2CH3OH+ 16OH -12e-= 2CO32- + 12H2O,2CH3OH+ 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6 H2O,练习：,正极： 负极：,判断下列原电池的正负极？,Al Mg,Mg Al,Al Cu,(金属活泼性),(Mg不与NaOH反应),(Al发生钝化),