原电池化学能与电能的转化版课件.ppt

1、一、原电池化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置CuZn 稀硫酸稀硫酸-Zn2+H+H+1、原电池的正负极判断负极：负极：电子流出的一极电子流出的一极正极：正极：电子流入的一极电子流入的一极原电池原理原电池原理负极负极正极正极e-2、电极反应2H+2e=H2 负极：负极：Zn2e=Zn2+正极：正极：原原电电池池氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧氧化化还还原原反反应应失去电子失去电子得到电子得到电子总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2(离子方程式离子方程式)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(化学方程式化学方程式)1.铜片的作用是什么？可以用石铜片的作用是什么？可以用石墨代替吗墨代

2、替吗?2.有人说在铜锌原电池中，活泼有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，不活泼金属得到金属失去电子，不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？电子。这种说法正确吗？【问题讨论问题讨论】CuZn 稀硫酸稀硫酸CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 负极负极正极正极SO42-3.3.溶液中阴阳离子分别向哪一个电极移动？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极移动？e-稀硫酸稀硫酸 ICuZn-Zn2+H+H+负极负极正极正极SO42-原电池工作原理小结原电池工作原理小结较活泼的金属在负极失去电子发生氧化较活泼的金属在负极失去电子发生氧化反应反应,电子从负极通过外电路流向较不活电子从负极通

3、过外电路流向较不活泼的金属正极泼的金属正极,而电解质中的阳离子在正而电解质中的阳离子在正极得电子发生还原反应。极得电子发生还原反应。盐桥：在盐桥：在U型管型管中装满用中装满用饱和饱和KCl溶液溶液的琼脂。的琼脂。思考：思考：1、盐桥的作用、盐桥的作用是什么？是什么？（1）使整个装置构成）使整个装置构成通路通路，代替两溶液直接接触代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷平衡电荷思考：2、此电池的优点？此电池的优点此电池的优点:能产生持续能产生持续、稳定的电流。稳定的电流。3、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动（根据电子流动方向方向）电子流电子流出出的极的

4、极电子流电子流入入的极的极负极负极正极正极 较较活泼活泼的电极材料的电极材料较较不活泼不活泼的电极材料的电极材料负极负极正极正极工作后，有工作后，有气泡冒出气泡冒出的电极为正极的电极为正极发生发生氧化氧化反应的极反应的极发生发生还原还原反应的极反应的极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反应根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件 练习练习1CuCCuZn二、形成简单原电池的条件1.两种两种不同不同的金属的金属 （或一种金属与（

5、或一种金属与石墨石墨）作电极）作电极2.插入插入电解质溶液电解质溶液里里3.形成形成闭合闭合回路回路4.自发进行自发进行氧化还原氧化还原反应反应练习练习2 2：根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu(s)+2Ag Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu(aq)=Cu2+2+(aq)+2Ag(s)(aq)+2Ag(s)装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；置简图；注明原电池的正极和负极；注明原电池的正极和负极；注明外电路中电子的流向；注明外电路中电子的流向；写出两个电极上的电极反应。写出两个电极上的电

6、极反应。负极负极：2e-2+正极正极C：2Ag+2e-2AgCCu AgNO3CuSO4+e-装置可采用烧杯和盐桥，装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图；画出此原电池的装置简图；注明原电池的正极和负极；注明原电池的正极和负极；注明外电路中电子的流向；注明外电路中电子的流向；写出两个电极上的电极反应。写出两个电极上的电极反应。Cu(s)+2Ag+(aq)=Cu2+(aq)+2Ag(s)(负极负极)：Zn 2e-=Zn2+(正极正极)：2H+2e-=H2 电池反应：电池反应：Zn+2H+=Zn2+H2ZnCuH2SO4ZnSO4盐桥盐桥+3、把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出、把右图设

7、计成有盐桥的原电池装置，并写出电极反应式及电池反应方程式电极反应式及电池反应方程式ZnCu H2SO4 负极负极(Fe)：Fe 2e-=Fe2+正极正极(Cu)：2H+2e-=H2总：总：Fe+2H+=Fe2+H2 稀稀 硫硫 酸酸FeCu稀 硫 酸FeCuNaCl溶液溶液负极负极(Fe)：2Fe 4e-=2Fe2+正极正极(Cu)：2H2O +O2+4e-=4OH-总：总：2Fe+2H2O+O2 =2Fe(OH)2 不同的介质不同的介质 不同的电极反应不同的电极反应写出下列装置的电极反应式写出下列装置的电极反应式负极负极（Al）：）：2 Al+8OH-6e-=2Al O2+4H2O 正极正极

8、（Mg）：）：6H2O+6 e-=3 H2+6OH 总：总：2Al+2OH+2H2O=2Al O2+3H2 稀 硫 酸负极（负极（Mg）：）：Mg 2e-=Mg2+正极正极（Al）2H+2e-=H2总：总：Mg+2H+=Mg 2+H2 负极负极(Cu)：Cu 2e-=Cu 2+正极正极(Al)：4H+2NO3+2 e-=2NO2 +2H2O总：总：Cu+4H+2NO3=2NO2 +Cu 2+2H2O稀H2SO4负极负极(Al)：2 Al 6e-=2Al 3+正极正极(Cu)：6H+6e-=3 H2总：总：2Al+6H+=2Al 3+3H2 三、三、原电池原理的应用：原电池原理的应用：1 1、比

9、较元素的金属性强弱；、比较元素的金属性强弱；2 2、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率 4 4、化学电源、化学电源3、比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢原电池原理的应用原电池原理的应用：(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。把把A、B、C、D 4块金属片浸入稀硫酸中，块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成用导线两两相连组成原电池原电池。若若A、B相连时，相连时，A为负极；为负极；C、D相连时，相连时，D上产生大量气泡；上产生大量气泡；A、C相连时，电流由相连时，电流由C经导线流向经导线流向A；B、D相连时，电子由相连时，电子由D经导线流

10、向经导线流向B，则此则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为（种金属的活动性由强到弱的顺序为（）ABCD ACDB CABD BACDA AB BC CD DA AC CD DB B(2)加快反应速率加快反应速率例例2：下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）原电池原理应用：原电池原理应用：(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例3：下列各情况，在其

11、中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：原电池原理应用：金属腐蚀快慢的判断金属腐蚀快慢的判断:4.化学电源化学电源(重点：电极反应式的书写）重点：电极反应式的书写）（1）一次电池（如干电池）一次电池（如干电池）:用过后不能复原用过后不能复原（2）二次电池（如蓄电池）二次电池（如蓄电池）:充电后能继续使用充电后能继续使用（3）燃料电池）燃料电池（4）海水电池）海水电池 锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn，还原产物为还原产物为MnOOH,电解

12、质是电解质是KOH溶液，溶液，总：总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)请写出电极反应式。请写出电极反应式。负极：负极：Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O +2 e-=2MnO（OH）+2OH 碱性碱性Zn-Mn干电池干电池（1）一次电池 银锌电池银锌电池钮扣电池钮扣电池 该电池使用寿命较长，广该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和和Zn，电解质为，电解质为KOH溶液。发生反应后生成溶液。发生反应后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为：其电极反应式为：负极：负极：Zn+

13、2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌纽扣电池总反应式为：总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag（2）二次电池铅蓄电池铅蓄电池（1）电极材料及原料）电极材料及原料（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极反应式：）电极反应式：正极：正极：PbO2 负极：负极：PbH2SO4溶液溶液负极（负极（Pb）:Pb-2e-+SO4 2-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：总反应：把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧

14、反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池 （3）新型燃料电池）新型燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池 酸性电解质：酸性电解质：碱性电解质碱性电解质负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O负极负极:2H2-4e-+4OH-=4

15、H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤书写步骤：（：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式）写出正极的电极反应式(一般较简单一般较简单);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。的电极反应式。正极反应一般为正极反应一般为酸性介质酸性介质 碱性介质碱性介质O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH-CH4、O2、NaOH组成的燃料电池组成的燃

16、料电池1.燃烧总化学反应燃烧总化学反应：CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料电池总反应：燃料电池总反应：3.正极：正极：4.负极：负极：CH4+2OH-+2O2 =CO3 2-+3H2O2O2+4H2O+8e=8OH-CH4+10OH-8e=CO32-+7H2O甲醇甲醇燃料电池是由甲醇和氧气及燃料电池是由甲醇和氧气及强碱强碱电解质溶电解质溶液构成的新型手机电池，电量可达现用镍氢或液构成的新型手机电池，电量可达现用镍氢或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。据此回答：据此回答：(1)甲醇是甲醇是 极极,电极反应式是电极反应式是:;(2)电池反应的离

17、子方程式电池反应的离子方程式:2CH3OH+16OH-12e=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.负负（4）海水电池）海水电池1991年，我国首创以年，我国首创以铝铝-空气空气-海水海水为能源的新型电为能源的新型电池，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。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这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高2050倍。电极倍。电极反应式为：反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al-12e

18、-=4Al 3+3O2+6H2O+12e-=12 OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3练习练习1:碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为：2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq

19、C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论上减电子，锌的质量理论上减小小6 5 g C C例例3.3.熔融盐燃料电池具有高的发电效率熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因因而受到重视而受到重视.可用可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混的熔融盐混合物用电解质合物用电解质,CO,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与COCO2 2的混的混合气为阴极助燃气合气为阴极助燃气,制得在制得在65006500下工作的燃下工作的燃料电池料电池,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式:负极反应式：负极反应式：正极反应式正极反应式:O:O2 2+2CO+2CO2 2+4e=2CO+4e=2CO3 32-2-总电池反式：总电池反式：2CO+2CO32-4e-=4CO22CO+O2=2CO2精品课件精品课件！精品课件精品课件！减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源