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1、化学能转化为电能原电池第1页，共23页，编辑于2022年，星期五一、原电池一、原电池1.概念：概念：把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置叫的装置叫原电池原电池2.构成原电池的条件构成原电池的条件电极电极:活泼性不同的两种金属活泼性不同的两种金属(或金属与非金属或金属与非金属)作电极作电极,较活泼的金属作负极较活泼的金属作负极.电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路.(4)(4)自发进行的氧化还原反应发生自发进行的氧化还原反应发生(H0H0)第2页，共23页，编辑于2022年，星期五3.原电池的工作原理原电池的工作原理(以以Zn|H2SO4|Cu原理池为例原理池为例)：原电池反应原电
2、池反应:2H+Zn=H2+Zn2+2e-负极负极正极正极e-e-e-现象现象:锌片逐渐锌片逐渐溶解溶解;铜片上有铜片上有大量气泡产物大量气泡产物生生2H+2e-=H2Zn-2e=Zn2+氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn(负负)Cu(正正)外电路外电路稀稀硫酸硫酸SO42-H+内电路内电路结论结论工作原理工作原理:将化学能转变为电能将化学能转变为电能.在负极发生在负极发生氧化反应氧化反应,正极发生正极发生还原反应还原反应;在外电路在外电路,电子由负极流电子由负极流向正极向正极;在内电路在内电路,阴离子向负极移动阴离子向负极移动,阳离子向正极移动阳离子向正极移动.第3页，共23页，编辑于202
3、2年，星期五1.原电池的正负极判断方法原电池的正负极判断方法.利用原电池总反应判断利用原电池总反应判断:负极负极:还原剂作负极或在负极反应还原剂作负极或在负极反应,失电子失电子,发生氧化反应的一极发生氧化反应的一极,电子电子流出的一极流出的一极.正极正极:氧化剂作正极或在正极反应氧化剂作正极或在正极反应.得电子得电子,发生还原反应的一极发生还原反应的一极,电子流入的一极电子流入的一极.利用电流方向判断利用电流方向判断:电流由正极流向负极电流由正极流向负极根据离子定向移动判断根据离子定向移动判断:阳离子移向正极阳离子移向正极,阴离子移向负极阴离子移向负极.根据电极材料判断根据电极材料判断:一般是
4、活泼的金属作负极一般是活泼的金属作负极,不活泼的金属或不活泼的金属或能导电非金属作正极能导电非金属作正极.根据实验现象判断根据实验现象判断:能溶解的一极为负极能溶解的一极为负极,有气体析出或金属有气体析出或金属单质析出的一极为正极单质析出的一极为正极(活泼金属作负极活泼金属作负极,酸或不活泼的金属盐溶酸或不活泼的金属盐溶液作电解质溶液液作电解质溶液)二、常见问题二、常见问题第4页，共23页，编辑于2022年，星期五2.电极反应式的书写电极反应式的书写原电池反应原电池反应电极反应式：电极反应式：负极：还原剂负极：还原剂-ne-=氧化产物氧化产物正极：氧化剂正极：氧化剂+ne-=还原产物还原产物原
5、电池反应式原电池反应式=正极反应式正极反应式+负极反应式负极反应式Mg AlAX X溶液溶液例例2.右图为右图为Mg与与Al与与X溶液组成的一原电池。溶液组成的一原电池。试按要求回答问题。试按要求回答问题。X为硫酸时，原电池总反应式为硫酸时，原电池总反应式(离子方程式离子方程式)_负极为负极为_,电极反应式为电极反应式为:_,正极为正极为_,电极反应式为电极反应式为_Mg+2H+=H2+Mg2+MgMg-2e-=Mg2+2H+2e-=H2Al氧化剂 +还原剂 =还原产物 +氧化产物+-ne-第5页，共23页，编辑于2022年，星期五 2Al+8OH-6e-=2Al(OH)4_ 2Al+2OH-
6、+2H2O=2Al(OH)4_+3H26H2O+6e-=3H2+6OH-当当X为为NaOH时，原电池反应的离子方程式：时，原电池反应的离子方程式：_为负极为负极,电极反应式电极反应式:_为正极为正极,电极反应式电极反应式:_MgAl当当X溶液改为浓硝酸溶液改为浓硝酸,Mg改为改为Cu，原电池反应的离子方程，原电池反应的离子方程式：式：_为负极为负极,电极反应式电极反应式:_为正极为正极,电极反应式电极反应式:_Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2OCuCu-2e-=Cu2+Al4H+2NO3-+2e-=2NO2+2H2O第6页，共23页，编辑于2022年，星期五3.原电池的设计原电
7、池的设计 例例1.利用反应利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)G Zn Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）盐桥盐桥Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 能产生持续、稳定电流的原电池装置能产生持续、稳定电流的原电池装置第7页，共23页，编辑于202
8、2年，星期五1盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？提示：提示：盐桥的作用：避免负极失去的电子不经外电路直接转移给溶盐桥的作用：避免负极失去的电子不经外电路直接转移给溶液中得电子的微粒，降低发电效率；维持电解质溶液中的电荷平衡；液中得电子的微粒，降低发电效率；维持电解质溶液中的电荷平衡；构成闭合回路构成闭合回路第8页，共23页，编辑于2022年，星期五第9页，共23页，编辑于2022年，星期五二、化学电源二、化学电源锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池（各类电池）（各类电池）第10页，共23页，编辑于2022年，星期五1.1.干电池干电池（普通锌锰电池）（普通锌锰电池）电极反
9、应方程式：电极反应方程式：负极：负极：正极：正极：Zn 2e-=Zn2+2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O反应总的方程式反应总的方程式2MnO2+2NH4+Zn=Mn2O3+2NH3+H2O+Zn2+第11页，共23页，编辑于2022年，星期五碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质，结构如图做电解质，结构如图138所示，所示，其电极反应为：其电极反应为：第12页，共23页，编辑于2022年，星期五锌锰碱性电池：锌锰碱性电池：锌锰碱性电池是一种新型的干锌锰碱性电池是一种新型的干电池。负极材料由锌片改为锌粉，电池。负极材料由锌片改为锌粉
10、，正极材料为正极材料为MnO2,还原产物为还原产物为Mn2O3,电解质是电解质是KOH溶液，其溶液，其放电曲线如图所示：放电曲线如图所示：该电池有该电池有何优点？何优点？优点优点:工作电动势稳定工作电动势稳定,电池的容量和放电时间增加了几倍电池的容量和放电时间增加了几倍第13页，共23页，编辑于2022年，星期五锂电池锂电池2、铅蓄电池、铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4 =PbSO4+2H2O负极材料：负极材料：正极材料：正极材料：电解质：电解质：PbPbO2H2SO4不溶于水的白不溶于水的白色沉淀色沉淀电池反应方程式：电池反应方程式：第14页，共23页，编辑于2022年，星期五 放电是放
11、电是原电池原电池原理；原理；充电是充电是电解电解原理原理第15页，共23页，编辑于2022年，星期五 铅蓄电池：放电是铅蓄电池：放电是原电池原电池原理；原理；充电是充电是电解电解原理原理放电时，为原电池放电时，为原电池负极负极：Pb2e-SO42-PbSO4正极：正极：PbO2SO42-4H+2e-PbSO42H2O 电池反应电池反应：Pb PbO22H2SO4=2PbSO4 2H2O 充电时，为电解池充电时，为电解池阳极阳极：PbSO42e-2H2OPbO2SO42-4H+阴极阴极：PbSO4+2e-PbSO42-总式总式：PbSO42H2O=Pb PbO2H2SO4 第16页，共23页，编
12、辑于2022年，星期五3 3、新型燃料电池、新型燃料电池原理相同：原理相同：工作时发生的仍然是氧化还原反应工作时发生的仍然是氧化还原反应特点：特点：工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，入的，同时将电极产物不断排出电池。同时将电极产物不断排出电池。燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的烧反应的化学能直接转化为电能的“能能量转换器量转换器”。能量转换率很高。能量转换率很高。第17页，共23页，编辑于2022年，星期五燃料电池燃料电池第18页，共23页，编辑于2022年，星期五第19页，共23页，编辑于
13、2022年，星期五氢氧燃料电池氢氧燃料电池电池反应为：电池反应为：燃料电池优点燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点用和污染轻等优点第20页，共23页，编辑于2022年，星期五在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：总反应：总反应：总反应：总反应：第21页，共23页，编辑于2022年，星期五氢氧燃料电池氢氧燃料电池电池反应为：电池反应为：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：第22页，共23页，编辑于2022年，星期五甲烷燃料电池甲烷燃料电池思：试写甲醇燃料电池正负极反应式？思：试写甲醇燃料电池正负极反应式？+2CO32-第23页，共23页，编辑于2022年，星期五