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1、1,专题1 化学反应与能量变化,第二单元 化学能与电能的转化,原电池的工作原理,2,判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件,知识回顾,Cu,Zn,3,形成原电池的条件,前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应,（1）有两种活泼性不同的导电材料 (不同的金属或金属与非金属导体）作电极,（2）两个电极必须插入电解质溶液中,（3）两极相连形成闭合回路 （用导线连接或电 极直接接触）,原电池：把化学能转变为电能的装置,4,H2SO4,Cu-Zn原电池原理示意图,1、由组成原电池两极的电极材料判断 相对活泼的是负极，活泼性较弱的是正极 2、根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断. 在原电池
2、的电解质溶液里， 阳离子移向的极为正极。 3、根据原电池的两极发生的现象判断。 原电池的负极总是发生氧化反应，正极发生还原反应.,5,正极（铜电极）： 2H+ + 2e- = H2 负极（锌电极）： Zn - 2e- = Zn2+,电池反应：Zn+ 2H+ = H2+ Zn2+（总反应）,原电池电极反应、电池反应的书写,6,Zn,Cu,Zn,Cu,A,B,C,D,E,F,下列哪些装置能构成原电池？相应的电极反应,7,负极Zn：,Zn2e- Zn2+,正极C：,2H+2e- H2,总反应：,Zn+2H+Zn2+H2,负极u：,u2e- u2+,正极C：,2Ag+2e- 2Ag,总反应：,Cu+2
3、Ag+Cu2+2Ag,8,设疑若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来，能否形成原电池？,探究一：,预测实验1 的现象和结论,现象:,锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.,结论:,Zn+ Cu2+ Zn2+ + Cu,9,探究二：,预测实验2 的现象和结论,现象:,锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.,结论:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,10,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。,1、盐桥的作用： 使Cl-向锌盐方向移 动，K+向铜盐方向移动， 使Zn盐和Cu盐溶液一直 保持电中性，从而使电 子不断从Zn极流向C
4、u极。,11,正极（铜电极）： Cu2+ + 2e- = Cu 负极（锌电极）： Zn - 2e- = Zn2+,电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）,此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。,12,活动探究,请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。,1、电解溶液： 。 2、电极材料： 正极 ，负极 。 3、电极反应式 ： 正极: 。 负极: 。,CuSO4溶液,Fe,C,Cu2+2e- Cu,Fe2e - Fe2+,13,1、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
5、反应式.,2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),随堂检测 ,14,正极：,负极：,总反应：,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,负极：,Zn2e-Zn2+,正极：,Cu2+2e-Cu,总反应：,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,15,2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该反应的原电池的组成正确的是,16,3、已知氧化还原反应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2， 利用这一反应设
6、计一个原电池，画出示意图， 标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。,正极：,负极：,总反应：,Cu2e - Cu2+,2Fe3+2e- 2Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,17,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,不同的介质 不同的电极反应,18,负极： Al+ 4OH3e- =Al O2 +2H2O 正极：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH
7、 总：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2,稀 硫 酸,负极： Mg 2e- = Mg2+ + 2H2O 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ,19,负极： Cu 2e- = Cu 2+ 正极： 2H+ +NO3 + e- = NO2 + H2O 总：Cu + 4H+ +2NO3= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O,稀H2SO4,负极： Al 3e- =Al 3+ + 2H2O 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 ,20,下列关于下图所示原电池的说法正确的是 A 铝
8、片为正极 B 正极上有H2产生 C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 D 当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2,Cu,21,锂电池,干电池,纽扣电池,各类电池,蓄电池,22,银锌纽扣电池 是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为氧化银和锌，电解质为KOH溶液，发生氧化还原反应后生成银和氧化锌。,锌是 极，发生 反应； 氧化银是 极，发生 反应。 总反应为：Zn+Ag2O= ZnO+2Ag 负极（锌）： 正极（氧化银）：,负,氧 化,正,还 原,1、干电池-一次电池,Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-=
9、2Ag+2OH-,23,负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O,普通锌锰干电池,总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O,24,碱性锌锰干电池（用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延长寿命）,负极（锌筒）： 正极（石墨）：,总反应：Zn+ 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOH,Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,25,氢氧燃料电池的工作原理,酸性条件：,负极（H2）：,2H2 -4e = 4H+,碱性或中性条件：
10、,负极（H2）：,2H2 + 4OH - 4e = 4H2O,正极（O2）： O2 + 2H2O + 4e = 4OH,总反应： 2H2O22H2O,总反应： 2H2O22H2O,2、燃料电池,氢氧燃料电池结构,正极（O2）： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O,26,【拓展】,一种新型燃料电池，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,27,3、
11、充电电池,充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。,汽车用蓄电池,28,铅蓄电池放电时的电极反应： 负极：Pb + SO42-2e-PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O,总反应 ：PbO2 + Pb + 4H+ 2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O,铅蓄电池充电时的电极反应： 负极： PbSO4 +2e- Pb + SO42- 正极： PbSO4 + 2H2O -2e- PbO2 + 4H+ + SO42-,总反应 ：2PbSO4 + 2H2
12、O = PbO2 + Pb + 4H+ 2SO42-,29,海水电池,1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电 池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电 解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。 这种海水电池的能量比“干电池”高2050倍。电极 反应式为： 负极： 正极： 电池总反应：,4Al - 12e-= 4Al 3+,3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -,4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3,【拓展】,30,镍铬电池,特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。,NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L） =Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）
13、,Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L） =2Ag（S）+Cd（OH）2（S）,31,1、电极材料及原料 2、电解质溶液 3、优点 4、应用领域,锂电池,摩托罗拉6188/6288原装锂电池,正极：金属氧化物 负极：锂,使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、寿命长、质量轻、体积小,有机溶剂,电脑、照相机、手表、心脏起博器,索尼数码相机锂电池,32,锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池 的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反
14、应为Li e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+,33,熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 阴极反应式：_ 总电池反应式：_,练习,2CO+O2=2CO2,O2+2CO2+4e-=2CO32-,34,如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH3O22CO24H2O。 下列说法中正确的是 A左边的电极为电池的负极， a处通入的是甲醇 B右边的电极为电池的负极， b处通入的是空气 C电池负极的反应式为： CH3OH + H2O 6e = CO2 + 6H+ D电池的正极反应式为： O2+2H2O+4e=4OH,A、C,