原電池 高二上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修1

第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、能認(rèn)識(shí)從單液原電池發(fā)展到雙液原電池的變化，并能理解帶有鹽橋原電池的實(shí)用性；2、分析理解原電池的工作原理，能正確書寫原電池電極方程式、判斷正負(fù)極。3、了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理，知道原電池在實(shí)際生活中的應(yīng)用。4、

掌握一次電池、二次電池和燃料電池的反應(yīng)原理，會(huì)書寫電極反應(yīng)式。復(fù)習(xí)回顧原電池1、定義：利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置2、形成條件：有兩個(gè)活潑性不同的電極(金屬與金屬/石墨)離子導(dǎo)體能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)需形成閉合回路注意：只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu兩個(gè)原電池的工作原理及電極反應(yīng)式。對(duì)比相同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)原理；兩個(gè)電極及電極反應(yīng)；都能產(chǎn)生電流；外電路均是電子的定向移動(dòng)，內(nèi)電路均是離子的定向移動(dòng)。不同點(diǎn)：?jiǎn)我弘姵豘n和Cu2+直接接觸，兩個(gè)半反應(yīng)在同一區(qū)域進(jìn)行，

能量轉(zhuǎn)化率低，電流強(qiáng)度弱不穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間短。雙液電池Zn和Cu2+不直接接觸，兩個(gè)半反應(yīng)在不同區(qū)域進(jìn)行，能量轉(zhuǎn)化率高，電流強(qiáng)度大穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，能夠防止裝置中化學(xué)能的自動(dòng)釋放（自放電）。兩個(gè)原電池異同電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體單液電池雙液電池原電池中鹽橋的作用(1)構(gòu)成閉合回路，形成原電池。(2)避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(3)鹽橋中的陰、陽(yáng)離子定向遷移，使溶液保持電中性，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，能穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間放電。鹽橋CuCCuCl2溶液FeCl3溶液

G

將反應(yīng)Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

設(shè)計(jì)成雙液鹽橋電池簡(jiǎn)單雙液原電池設(shè)計(jì)根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng)根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液（每個(gè)半電池中電極與電解質(zhì)溶液均不能發(fā)生反應(yīng)。）負(fù)極：Cu

-

2e-=

Cu2+正極：2Fe3++

2e-=

2Fe2+練習(xí)：為獲得較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電流,如何將由“Zn-稀H2SO4-Cu”組成的原電池（如左下圖）進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝？CuZnH2SO4AZnSO4H2SO4AZnCu注意事項(xiàng)：①判斷原電池正、負(fù)極時(shí)，不僅要考慮金屬活潑性，還要考慮其能否與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)。例：Mg、Al和稀鹽酸構(gòu)成的原電池中，Mg負(fù)Al正；Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al負(fù)Mg正②負(fù)極材料不一定參與反應(yīng)，如燃料電池；負(fù)極和正極材料都參與反應(yīng)，如鉛蓄電池。達(dá)標(biāo)檢測(cè)1、依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極X的材料是_____，電解質(zhì)溶液Y是____________。AgNO3溶液Cu達(dá)標(biāo)檢測(cè)(2)銀電極的電極反應(yīng)式是___________________；X電極的電極反應(yīng)式是__________________。(3)外電路中的電子是從_________極流向_________極。(4)該原電池的正極是_____，還可以選用__________等材料。(5)如果將裝置圖中的兩個(gè)燒杯換成一個(gè)燒杯，是否還需要硫酸銅溶液？________。2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋負(fù)(或銅)正(或銀)銀鉑、石墨不需要Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag(1)比較金屬活動(dòng)性，一般做負(fù)極的金屬活動(dòng)性較

。強(qiáng)原電池應(yīng)用(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率在Zn和稀H2SO4反應(yīng)時(shí)，滴加少量CuSO4溶液，形成原電池加快Zn與稀H2SO4反應(yīng)的速率。(2)保護(hù)某些金屬，一般

極的金屬被保護(hù)。正(4)制造多種化學(xué)電源①干電池(又稱一次電池)：如鋅錳電池；②蓄電池(又稱二次電池)：如鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池；③燃料電池：如氫氧燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化率高，無(wú)污染。(V電化學(xué)>V化學(xué))Zn3.燃料電池特點(diǎn)電極反應(yīng)物：工作原理負(fù)極——燃料正極——氧化劑（氧氣）負(fù)極——燃料發(fā)生氧化反應(yīng)正極——氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)電池反應(yīng)——相當(dāng)于燃燒反應(yīng)能量利用率高，反應(yīng)物可不斷輸入兩極離子導(dǎo)體：酸、堿、鹽電解質(zhì)溶液，熔融碳酸鹽，固體電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜等2.甲烷；甲醇燃料電池①酸性介質(zhì)②堿性介質(zhì)③固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－

④熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境【練習(xí)】3、鋰空氣電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列敘述正確的是（）

A.放電時(shí)Li＋由B極向A極移動(dòng)B.電池放電反應(yīng)為：4Li＋O2＋2H2O===4LiOHC.B電極反應(yīng)式為：O2＋4H＋＋4e－===2H2OD.電解液a可以為氯化鋰溶液B達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)4、熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率，因而受到重視?？捎锰妓徜嚭吞妓徕c的熔融鹽混合物做電解質(zhì)，一氧化碳為負(fù)極燃?xì)猓諝馀c二氧化碳的混合氣為正極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：2CO＋2C