第四章第一節(jié)原電池

1、第四章第四章 電化學基礎電化學基礎第一節(jié)第一節(jié) 原原 電電 池池返回 (1) (1)在氧化還原反應中：在氧化還原反應中： 氧化劑氧化劑 電子電子元素化合價元素化合價 被被 發(fā)生發(fā)生 反應。反應。 還原劑還原劑 電子電子元素化合價元素化合價 被被發(fā)生發(fā)生 反應。反應。 氧化劑、還原劑之間轉移電子數目氧化劑、還原劑之間轉移電子數目相等相等。 (2) (2)原電池是將原電池是將 轉化為轉化為 的裝置，原電池的裝置，原電池內發(fā)生的反應屬于內發(fā)生的反應屬于 。得到得到降低降低還原還原還原還原失去失去升高升高氧化氧化氧化氧化化學能化學能電能電能氧化還原反應氧化還原反應返回 (3)通過必修通過必修2課程的學

2、習，我們課程的學習，我們知道在右圖裝置中：知道在右圖裝置中： 鋅片是鋅片是 極，電極反應式是極，電極反應式是 銅片是銅片是 極，極，電極反應式是電極反應式是 。 總反應方程式是總反應方程式是 。 外電路中電子由外電路中電子由 片流向片流向 片。片。負負Zn2e=Zn2；正正2H2e=H2Zn2H=Zn2H2鋅鋅銅銅 一、原電池的工作原理一、原電池的工作原理 1 1構成條件構成條件 (1) (1)具有兩個具有兩個 不同的電極。不同的電極。 (2) (2)合適的合適的 溶液。溶液。 (3) (3)形成形成 回路回路( (外電路用導線相連或互相接外電路用導線相連或互相接觸并將兩電極插入電解質溶液中觸

3、并將兩電極插入電解質溶液中) )。 (4) (4)能自發(fā)地發(fā)生能自發(fā)地發(fā)生 反應。反應。活潑性活潑性電解質電解質閉合閉合氧化還原氧化還原返回2 2裝置圖裝置圖( (以以ZnZnCuCu原電池為例原電池為例) )返回3 3工作原理工作原理電極電極Zn電極電極Cu電極電極電極名稱電極名稱 得失電子得失電子失電子失電子得電子得電子電子流向電子流向 反應類型反應類型 反應反應 反應反應電極反應式電極反應式 總反應式總反應式 負極負極流出流出氧化氧化正極正極流入流入還原還原Zn2e=Zn2Cu22e=CuZnCu2=Zn2Cu返回還原性還原性氧化性氧化性電解質溶液電解質溶液定向運動定向運動返回3閉合回路

4、閉合回路返回1判斷正誤判斷正誤(正確打正確打“”號，錯誤打號，錯誤打“”號號)。(1)原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置。原電池是把化學能轉化為電能的一種裝置。()(2)原電池正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應。原電池正極發(fā)生氧化反應，負極發(fā)生還原反應。 ()(3)不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過原電池裝置可不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過原電池裝置可以實現。以實現。 ()返回(4)碳棒不能用來作原電池的電極。碳棒不能用來作原電池的電極。 ()(5)反應反應Cu2Ag=2AgCu2能以原電池的能以原電池的形式來實現。形式來實現。()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)返回2原電池中的鹽

5、橋有何作用？原電池中的鹽橋有何作用？答案：答案：鹽橋有兩個作用：鹽橋有兩個作用：(1)將兩個半電池連接構成閉合回路將兩個半電池連接構成閉合回路(2)保持鹽橋兩邊電解質溶液呈電中性保持鹽橋兩邊電解質溶液呈電中性返回3下圖中能組成原電池產生電流的是下圖中能組成原電池產生電流的是()返回分析：分析：A、D兩項中電極與電解質溶液之間不發(fā)生反兩項中電極與電解質溶液之間不發(fā)生反應，不能構成原電池。應，不能構成原電池。B項符合原電池的三個構成條項符合原電池的三個構成條件，且件，且Zn能與能與H2SO4溶液反應，兩電極發(fā)生的反應溶液反應，兩電極發(fā)生的反應分別是分別是Zn2e=Zn2，2H2e=H2。C、D項中

6、酒精不是電解質，故不是原電池。項中酒精不是電解質，故不是原電池。答案：答案：B返回4下列四位同學的說法正確的是下列四位同學的說法正確的是()返回分析：分析：在原電池中，較活潑的金屬作負極，失去在原電池中，較活潑的金屬作負極，失去電子發(fā)生氧化反應，電子從負極流出經導線流向電子發(fā)生氧化反應，電子從負極流出經導線流向正極，內電路中，陽離子向正極移動，陰離子向正極，內電路中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故只有負極移動，故只有A說法正確。說法正確。答案：答案：A返回5根據下式設計一個原電池：根據下式設計一個原電池：Cu2Ag=Cu22Ag(1)裝置可采用燒杯和鹽橋，畫出原電池的裝置簡圖。裝置可采

7、用燒杯和鹽橋，畫出原電池的裝置簡圖。注明原電池的正極、負極和外電路中電子的流向。注明原電池的正極、負極和外電路中電子的流向。(2)寫出兩個電極上的電極反應。寫出兩個電極上的電極反應。返回分析：分析：首先將反應拆成兩個半反應：首先將反應拆成兩個半反應：Cu2e=Cu2，2Ag2e=2Ag，然后結合原電池，然后結合原電池的電極反應特點分析可知，該電池的負極應該用的電極反應特點分析可知，該電池的負極應該用Cu作材料，正極材料為作材料，正極材料為Ag。原電池由兩個半電池。原電池由兩個半電池組成，銅和銅鹽溶液組成銅半電池，銀和銀鹽溶組成，銅和銅鹽溶液組成銅半電池，銀和銀鹽溶液組成銀半電池，中間通過鹽橋連

8、接起來。液組成銀半電池，中間通過鹽橋連接起來。返回答案：答案：(1)(2)負極：負極：Cu2e=Cu2，正極：正極：2Ag2e=2Agv復習回憶：判斷以下哪些是原電池復習回憶：判斷以下哪些是原電池？Zn Cu G H2SO4（1） G Zn Zn H2SO4（2） G Fe C H2SO4（3） G Zn Cu C2H5OH（4）G Zn Cu CuSO4 CuSO4（5）是是是是一、形成原電池的幾個一、形成原電池的幾個條件條件是是 ：本質和核心本質和核心:發(fā)生自發(fā)氧化還原反應。發(fā)生自發(fā)氧化還原反應。 1、兩個活潑性不同的電極。、兩個活潑性不同的電極。 2、電解質溶液、電解質溶液 。 3、形成

9、閉合回路。、形成閉合回路。 CuSO4 溶液溶液e-該裝置：把化該裝置：把化學能轉變成電學能轉變成電能能 G Zn Cu ZnSO4CuSO4KCl實驗實驗探究探究由鹽橋連接的由鹽橋連接的兩溶液保持兩溶液保持電電中性中性，兩個燒，兩個燒杯中的溶液連杯中的溶液連成一個通路。成一個通路。 導線的作用是導線的作用是傳遞電子，溝傳遞電子，溝通外電路。而通外電路。而鹽橋的作用則鹽橋的作用則是溝通內電路是溝通內電路。 G Zn Cu ZnSO4CuSO4寫出其電極反應式寫出其電極反應式 CuSO4FeCu CuSO4CuSO4FeSO4FeCu該原電池反應原該原電池反應原理理?電極反應式電極反應式和總方程

10、式和總方程式.思考討論思考討論1、根據氧化還原反應電、根據氧化還原反應電子轉移判斷子轉移判斷電極反應電極反應。2、根據電極反應確定合、根據電極反應確定合適的適的電極材料電極材料和和電解質電解質溶液溶液 逆向思維：逆向思維： 利用剛才利用剛才Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設計設計一個原電池一個原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價升高化合價升高 失失2e- 化合價降低化合價降低 得得2e-思考討論：思考討論：利用此利用此反應反應來設計原電池，寫出電極反應式。來設計原電池，寫出電極反應式。并畫出裝置圖并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價降低得化合

11、價降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價升高失化合價升高失2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖裝置圖離子方程式離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合價升高失化合價升高失2e-化合價降低得化合價降低得2e-電極：負極是電極：負極是Cu，正極可以是，正極可以是Ag或或C等。等。 電極反應式：電極反應式：負極：負極：Cu 2e- = Cu2+ 正極：正極：2Ag+ + 2e- = 2 Ag電解液：電解液： AgNO3 或者：或者： Cu(NO3)2 、AgNO3 思考討論思考討論：利用該

12、反應設計原電池：利用該反應設計原電池返回返回1 1工作原理示意圖工作原理示意圖返回2 2原電池電極的判斷原電池電極的判斷返回 例例1(2012徐州高二檢測徐州高二檢測)下圖是下圖是Zn和和Cu形成形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是 ()返回A BC D返回答案答案B返回 原電池的電極類型不僅跟電極材料有關，還與原電池的電極類型不僅跟電極材料有關，還與電解質溶液的性質有關。如鎂電解質溶液的性質有關。如鎂鋁電極在稀硫酸中鋁電極在稀硫酸中構成原電池，鎂為負極，鋁為正極，但

13、若以氫氧化構成原電池，鎂為負極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉溶液為電解質溶液，則鋁為負極，鎂為正極。鈉溶液為電解質溶液，則鋁為負極，鎂為正極。返回返回 1加快氧化還原反應的速率加快氧化還原反應的速率 例如：在鋅與稀硫酸反應時加入少量例如：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液，溶液，能使產生能使產生H2的速率加快。的速率加快。 2比較金屬活動性強弱比較金屬活動性強弱返回 3用于金屬的保護用于金屬的保護 如要保護一個鐵閘?？捎脤Ь€將其與一鋅塊相如要保護一個鐵閘?？捎脤Ь€將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負極，鐵閘作正極。連，使鋅作原電池的負極，鐵閘作正極。返回 4設計化學電池設計化學電池 例如：以例

14、如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2為依據，設為依據，設計一個原電池。計一個原電池。 (1)將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極的電極反應式。反應，分別作原電池的負極和正極的電極反應式。 負極：負極：Cu2e=Cu2， 正極：正極：2Fe32e=2Fe2。返回 (2)確定電極材料：確定電極材料： 如發(fā)生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直如發(fā)生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；如為氣體接作負極；如為氣體(如如H2)或溶液中的還原性離子，可或溶液中的還原性離子，可用惰性電極用惰性電極(如如Pt

15、、碳棒、碳棒)作負極。作負極。 發(fā)生還原反應的電極材料一般不如負極材料活潑。發(fā)生還原反應的電極材料一般不如負極材料活潑。 本例中可用銅棒作負極，用鉑絲或碳棒作正極。本例中可用銅棒作負極，用鉑絲或碳棒作正極。返回 (3)確定電解質溶液：確定電解質溶液： 一般選用反應物中的電解質溶液即可。如本例中一般選用反應物中的電解質溶液即可。如本例中可用可用FeCl3溶液作電解液。溶液作電解液。 (4)構成閉合回路：將電極用導線連接，使之構成構成閉合回路：將電極用導線連接，使之構成閉合回路。閉合回路。返回 例例2(2012金華十校期末考試金華十校期末考試)控制適合的條件，控制適合的條件，KI溶液過量，將反應溶

16、液過量，將反應2Fe32I 2Fe2I2設計設計成如下圖所示的原電池。下列判斷正確的是成如下圖所示的原電池。下列判斷正確的是 ()返回A反應開始時，甲中石墨電極上反應開始時，甲中石墨電極上Fe3發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應B反應開始時，乙中石墨電極的反應式：反應開始時，乙中石墨電極的反應式：I22e=2IC電流計讀數為零時，在甲中加入電流計讀數為零時，在甲中加入KSCN溶液，出現血紅色溶液，出現血紅色D電流計讀數為零時，反應處在停止狀態(tài)電流計讀數為零時，反應處在停止狀態(tài)返回 解析解析本題考查原電池原理及化學平衡，難度較本題考查原電池原理及化學平衡，難度較大，根據所給原電池的反應原理可知，大，根據所

17、給原電池的反應原理可知，Fe3在正極發(fā)生在正極發(fā)生還原反應，甲池中存在還原反應，甲池中存在Fe3，故，故A錯誤；乙池為負極，錯誤；乙池為負極，失電子的物質是失電子的物質是I，B錯誤；此反應是可逆反應，電流錯誤；此反應是可逆反應，電流計的讀數為零時說明反應處于平衡狀態(tài)，但計的讀數為零時說明反應處于平衡狀態(tài)，但c(Fe3)0，故故C正確，正確，D項錯誤。項錯誤。 答案答案C返回 設計原電池有以下三個關鍵點：設計原電池有以下三個關鍵點： (1)電解質溶液：一般能與負極反應或者溶解在電解質溶液：一般能與負極反應或者溶解在溶液中的物質溶液中的物質(如如O2)與負極反應。與負極反應。 (2)電極材料：一般

18、較活潑的金屬作負極，較不電極材料：一般較活潑的金屬作負極，較不活潑的金屬或導電的非金屬作正極。活潑的金屬或導電的非金屬作正極。 (3)若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則負極中的電解質溶液應有與電極材料相同的陽離子。負極中的電解質溶液應有與電極材料相同的陽離子。返回 (1)原電池反應是氧化還原反應，氧化還原反應在理原電池反應是氧化還原反應，氧化還原反應在理論上可以設計成原電池。論上可以設計成原電池。 (2)原電池中，負極失電子發(fā)生氧化反應，正極得電原電池中，負極失電子發(fā)生氧化反應，正極得電子發(fā)生還原反應，正、負極得失電子數目相等。子發(fā)生還原反應，正、負極

19、得失電子數目相等。 (3)原電池中，陰離子向負極運動，陽離子向正極運原電池中，陰離子向負極運動，陽離子向正極運動，不參加電極反應的離子在各區(qū)域的濃度基本不變。動，不參加電極反應的離子在各區(qū)域的濃度基本不變。返回(4)設計原電池的基本思路：設計原電池的基本思路：根據電池反應式確定正、負極反應式。根據電池反應式確定正、負極反應式。根據正、負極反應式選擇電極材料和電解質溶液。根據正、負極反應式選擇電極材料和電解質溶液。畫出原電池裝置示意圖。畫出原電池裝置示意圖?？偨Y總結v1、復習回憶了原電池的形成。、復習回憶了原電池的形成。v2、進一步了解原電池的反應原理，、進一步了解原電池的反應原理，正確書寫電極

20、反應式。正確書寫電極反應式。v3、利用氧化還原反應原理設計了原、利用氧化還原反應原理設計了原電池。電池。學與問學與問在日常生活和學習中，你用過哪些電池，你在日常生活和學習中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應用嗎？知道電池的其它應用嗎？ 電池電池化學電池化學電池太陽能電池太陽能電池原子能電池原子能電池將化學能轉換成電能的裝置將化學能轉換成電能的裝置將太陽能轉換成電能的裝將太陽能轉換成電能的裝置置將放射性同位素自然衰變時將放射性同位素自然衰變時產生的熱能通過熱能轉換器產生的熱能通過熱能轉換器轉變?yōu)殡娔艿难b置轉變?yōu)殡娔艿难b置用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用于汽車的鉛蓄電池和燃料電池用途廣泛的電池用于

21、用于“神六神六”的太陽能電的太陽能電池池筆記本電腦專用電池筆記本電腦專用電池手機專用電池手機專用電池攝像機專用電池攝像機專用電池各式各樣的紐扣電各式各樣的紐扣電池池電池發(fā)明的小故事電池發(fā)明的小故事q17911791年他在解剖時年他在解剖時會有肌肉抽搐的現象。伽會有肌肉抽搐的現象。伽伏尼認為動物的組織會產生伏尼認為動物的組織會產生電流，而金屬是傳遞電流的電流，而金屬是傳遞電流的導體。導體。 q他從獨特的角度認為電他從獨特的角度認為電流是由兩種不同的金屬產流是由兩種不同的金屬產生的，經過一系列的實驗，生的，經過一系列的實驗，終于在終于在1800年成功研制年成功研制了世界上第一個能產生穩(wěn)了世界上第一

22、個能產生穩(wěn)定電流的電池（見下圖）。定電流的電池（見下圖）。 （意大利生物（意大利生物學家伽伏尼）學家伽伏尼）（法國物（法國物理學家、理學家、化學家伏化學家伏特）特）、化學電池分類、化學電池分類化學電池化學電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池定義定義例子例子電池中的反應電池中的反應物質進行一次物質進行一次氧化還原反應氧化還原反應并放電之后，并放電之后，就不能再次利就不能再次利用用又稱充電電池或又稱充電電池或蓄電池蓄電池在放電后在放電后經充電可使電池經充電可使電池中的活性物質獲中的活性物質獲得重生，恢復工得重生，恢復工作能力，可多次作能力，可多次重復使用重復使用是一種連續(xù)地將是一種

23、連續(xù)地將燃料和氧化劑的燃料和氧化劑的化學能直接轉化化學能直接轉化成電能的化學電成電能的化學電源，又稱連續(xù)電源，又稱連續(xù)電池池干電池：干電池：電池電池中的電解質溶中的電解質溶液制成膠體，液制成膠體，不流動，故稱不流動，故稱干電池干電池鉛蓄電池、鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池氫氣、甲醇、天氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧然氣、煤氣與氧氣組成燃料電池。氣組成燃料電池。如：普通鋅錳如：普通鋅錳電池、堿性鋅電池、堿性鋅錳電池、鋅銀錳電池、鋅銀紐扣電池紐扣電池一、化學電池一、化學電池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 、化學電池優(yōu)點、化學電池優(yōu)點（）能量轉換效率高

24、，供能穩(wěn)定可靠。（）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。的電池和電池組，使用方便。（）易維護，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護，可在各種環(huán)境下工作。、判斷電池優(yōu)劣的標準判斷電池優(yōu)劣的標準 （）比能量（）比能量 符號符號(Ah/kg)，(Ah/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少（）比功率（）比功率 符號是符號是W/kg，W/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小（3）電池的儲存時間的長短）電池

25、的儲存時間的長短除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質量好。功率大、儲存時間長的電池，其質量好。二、一次電池二、一次電池普通鋅錳電池普通鋅錳電池堿性電池堿性電池 鋅鋅筒筒石墨石墨棒棒MnO2和和C普通鋅普通鋅- -錳干電池的結構錳干電池的結構NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等干電池干電池負極負極正極正極422),(Zn NH ClZnCl MnO C2222222MnOHOeMnOOHOH電池反應：電池反應：24322222()ZnMnONH ClMnOOHZn NHCl氫氧化氧錳氫氧化氧錳（Zn）：）：Zn 2e- = Zn2+（MnO2和和C）：）：本節(jié)要求會判斷電池的正負極，不要求寫電極反應式本節(jié)要求會判斷電池的正負極，不要求寫電極反應式堿性鋅堿性鋅-錳干電池錳干電池負極：負極：正極：正極：電池反應：電池反應：電解質：電解質：KOHZnZnMnOMnO2 2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考思考該電池的正負極材料和電解質該電池的正負極材料和電解質三、二次電池三、二次電池鉛蓄電池放電時總反應：放電時總反應：Pb+PbO2+2H2SO