第一节-原电池-化学电源(上课用)解析PPT课件

1 第一节原电池 化学电源 高三化学一轮复习 第九章电化学基础 2 一 原电池 1 定义 把化学能转化为电能的装置 2 构成原电池的条件 两导体做电极 金属和金属或金属和非金属导体 两不活泼的导体 石墨或Pt等 形成闭合回路 将两电极插入电解质溶液 或熔融的电解质 自发进行的氧化还原反应 3 盐桥 原电池形成的实质 氧化还原反应分开在两极进行 还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂 本质 负极金属和正极附近的溶液反应 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu e e e 总 Zn Cu2 Zn2 Cu 盐桥的作用 1 形成闭合回路 2 平衡电荷 4 盐桥的作用是什么 可提供定向移动的阴阳离子 使由它连接的两溶液保持电中性 盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移 使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行 导线的作用是传递电子 沟通外电路 而盐桥的作用则是沟通内电路 双液原电池的工作原理 有关概念 盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液 琼胶的作用是防止管中溶液流出 又能使离子可以在其中自由移动 盐桥的作用 1 形成闭合回路 2 平衡电荷 5 3 双液原电池的优点 能产生持续 稳定的电流 6 A B C D E F 例1 下列哪些装置能构成原电池 G H I J Fe 食盐水 7 3 原电池电极的判断 1 依据电子的流向 或电流的方向 3 依据电极发生的反应 2 依据组成电极的材料 电子流出的一极是 电子流入的一极是 活动性强的一极是 活动性差的一极是 发生氧化反应的极是 发生还原反应的极是 负极 负极 正极 正极 负极 正极 5 依据反应现象 4 依据离子移动方向 阴离子移向的一极是 阳离子移向的一极是 负极 正极 电极质量减轻的极是 电极质量增加或有气体生成的极是 负极 正极 8 例2 用铜片 银片 Cu NO3 2溶液 AgNO3溶液 导线和盐桥 装有琼脂 KNO3的U型管 构成一个原电池 以下有关该原电池的叙述正确的是 在外电路中 电流由铜电极流向银电极 正极反应为 Ag e Ag 实验过程中取出盐桥 原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A B C D C 9 例 判断右边原电池的正 负极 并写出电极反应式 FeCl3溶液 负极 Cu 2e Cu2 正极 2Fe3 2e 2Fe2 CuC 4 电极反应式的书写 1 要注意溶液酸碱性 产物是否与电解质溶液反应 2 通常将总反应式减去较易写出的电极反应式 从而得到较难写出的电极反应式 10 3 据报道 我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务 某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液 下列有关该电池的叙述不正确的是 A 正极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH B 工作一段时间后 电解液中KOH的物质的量不变C 该燃料电池的总反应方程式为 2H2 O2 2H2OD 用该电池电解CuCl2溶液 产生2 24LCl2 标准状况 时 有0 1mol电子转移 D 11 5 原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应的速率 2 比较金属活动性强弱 例 有A B C D四种金属 将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中 B极产生气泡 将A D分别浸入等浓度盐酸中 D比A反应剧烈 将Cu浸入B的盐溶液中 无明显变化 如果把铜浸入C的盐溶液中 有金属C析出 据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是 B 12 3 金属腐蚀快慢比较及金属的保护 金属腐蚀的快慢程度 电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 原电池的正极 电解池的阴极 13 4 设计电池 寻求和制造化学电源 例 利用反应Zn 2FeCl3 2FeCl2 ZnCl2 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 负极 Zn Zn 2e Zn2 氧化反应 正极 Pt或C 2Fe3 2e 2Fe2 还原反应 14 方法归纳 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个反应 分别做原电池的负极和正极 2 确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接做负极 如为气体或溶液中的还原性离子可用惰性电极做负极 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼 3 确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液 4 构成闭合回路 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 15 分类 一次电池又称不可充电电池 如 干电池 二次电池又称充电电池 蓄电池 燃料电池 二 化学电源 16 电极 Zn为负极 碳棒为正极 电解质 NH4Cl 负极 Zn Zn 2e Zn2 1 干电池 1 一次电池 正极 MnO2和C 17 2 碱性锌 锰干电池 负极 正极 Zn MnO2 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 思考 写出该电池的正负极反应式 酸性锌锰干电池优点 存在的问题 如何改进 用氢氧化钾代替氯化铵作电解质 制作简单 价格便宜 会发生自放电使电压下降 缩短存放时间 18 电极 Zn为负极 Ag2O为正极 电解液 KOH溶液 3 银锌电池 总反应 Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag 19 4 如图为一种钮扣微型电池 其电极分别为Ag2O和Zn电解质溶液是KOH溶液 俗称银锌电池 该电池的电极反应式为 Zn Ag2O ZnO 2Ag根据以上提供的资料 判断下列说法正确的是A 锌为负极 Ag2O为正极 B 放电时正极附近溶液的PH值升高 C 放电时负极附近溶液的PH值升高 D 溶液中阴离子向正极方向移动 阳离子向负极方向移动 AB 20 充电 总电池反应 PbO2 Pb 2H2SO42PbSO4 2H2O 铅蓄电池 2 二次电池 当向外提供0 5mol电子时 消耗硫酸的物质的量为 0 5mol 铅蓄电池在放电过程中 负极质量减小 正极质量增加 Pb SO42 2e PbSO4 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO42 PbSO4 2e Pb SO42 21 5 铅蓄电池是典型的可充型电池 它的正负极极板是惰性材料 电池总反应式为 Pb PbO2 4H 2SO42 2PbSO4 2H2O请回答下列问题 放电时 正极的电极反应式是 电解液中H2SO4的浓度将 当外电路通过1mol电子时 理论上负极板的质量增加g PbO2 2e 4H SO42 PbSO4 2H2O Pb 2e SO42 PbSO4 减小 48 22 6 高铁电池是一种新型可充电电池 与普通高能电池相比 该电池长时间保持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为 下列叙述不正确的是 A 放电时负极反应为 Zn 2e 2OH Zn OH 2B 充电时阳极反应为 Fe OH 3 3e 5OH FeO42 4H2OC 放电时每转移3mol电子 正极有1molK2FeO4被氧化D 放电时正极附近溶液的碱性增强 3Zn OH 2 2Fe OH 3 4KOH3Zn 2K2FeO4 8H2O C 23 氢氧燃料电池 3 燃料电池 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 24 7 下图为氢氧燃料电池原理示意图 按照此图的提示 下列叙述不正确的是A a电极是负极B b电极的电极反应为 4OH 4e 2H2O O2C 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D 氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置 BD 25 练习 氢气是燃料电池最简单的燃料 虽然使用方便 却受到价格和来源的限制 常用的燃料往往是某些碳氢化合物 如 甲烷 汽油等 请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式 此时电池内总的反应式 CH4 2H2O 8e CO2 8H CH4 2O2 CO2