电池的工作原理.ppt

原电池的工作原理,电化学：指研究化学能与电能之间相互转换的装置、过程和效率的科学。,过程及装置分按电化学反应,2.由电能转化为化学能的装置(如:电解池),1.由化学能转化为电能的装置(如:原电池等),知识回顾：,探究一：,预测3实验1的现象和结论,现象:,锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.,结论:,Zn+Cu2+Zn2+Cu,探究二：,预测3实验2的现象和结论,现象:,锌片变细,铜片变粗,电流计指针发生偏转.,结论:,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,一、原电池,1、定义：把化学能转变为电能的装置。,a、构成条件：,2、原电池的工作原理,(1)有两个活性不同的电极,(2)有电解质溶液,(3)能形成闭合回路,(4)有自发进行的氧化还原反应,E,CuSO4,原电池,“负极出电子，电子回正极”,失电子氧化反应,得电子还原反应,b、原电池工作原理示意图,简单原电池的正负极和电子流向如何判断？,负极（）：,是不活泼金属或非金属，,正极（+）：,是活泼金属，,本身失去电子，,发生氧化反应。,进电子，,本身不反应，,得电子发生还原反应。,是溶液中的阳离子,【思考】,想一想用活泼性不同的两种金属作为电极形成原电池时，较活泼的金属一定是原电池的负极吗？提示：不一定。如将镁、铝插入氢氧化钠溶液中形成原电池，镁较活泼，但因为镁不与氢氧化钠溶液反应，而铝与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝被氧化是负极，则镁条为正极。,灵犀一点：原电池反应的实质是负极发生氧化反应，失去电子，正极发生还原反应，得到电子。对于具体问题要具体分析，不能想当然，不然就会落入出题者的陷阱当中，如：铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活泼性比较强，但Fe与浓HNO3发生钝化，而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。镁、铝和NaOH溶液组成原电池，做负极的应该是铝，而不是镁。,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。,这种装置能将化学能转变为电能，称为原电池（PrimaryCell）,盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。这样可以大大提高电池效率。,知识拓展：,原电池是由两个半电池组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是半反应即电极反应。所以半电池又叫电极。,正极（铜电极）：Cu2+2e-=Cu负极（锌电极）：Zn-2e-=Zn2+,电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（总反应）,原电池正负极的判断方法及电极反应、电池反应的书写,练习,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式和总反应式。,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,(),(),负极：,正极：,总反应：,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,Fe+2H+Fe2+H2,或Fe+H2SO4FeSO4+H2,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,化合价升高失2e-,化合价降低得2e-,CuSO4,Fe,Cu,自主活动请利用：Fe+Cu2+=Fe2+Cu的反应原理，设计一个能持续产生电流的原电池装置，并写出两个电极上的电极反应解析1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。,2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液,负极：Fe2e-=Fe2+正极：Cu2+2e-=Cu电极：负极是Fe，正极可以是Cu或C等。电解质溶液：CuSO4、FeSO4,FeSO4,电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。,2、依探究实验2的原理，按：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag的反应设计一个能持续产生电流的原电池装置,画出装置图。,3.为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？,【小结】,2.两个电极相连插入电解质溶液中并形成闭合电路；,1.有两个活性不同的电极；,二.构成原电池的基本条件：,一.原电池：,3.有可自发发生的氧化还原反应。,三.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：,1.用还原性较强的物质(如:活泼金属)作负极,向外电路提供电子;用氧化性较强的物质作正极,并在正极上得到电子;,2.原电池在放电时,负极上的电子经过导线流向正极，而氧化性较强的物质从正极上得到电子，两极之间再通过盐桥及池内溶液中的阴、阳离子定向运动形成的内电路构成有稳定电流的闭合回路。,把化学能直接转化为电能的装置。,正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒原理可进行许多有关电极反应的计算。,原电池反应跟直接反应差别：反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。,原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（还原）、负（氧化）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。,明确以下几点,利用原电池原理可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池。,【案例1】(2010广东理综)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(),正极反应为：Zn2e=Zn2电池反应为：ZnCu2=Zn2Cu在外电路中，电子从负极流向正极盐桥中的K移向ZnSO4溶液ABCD,B,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Age=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.BCD,C,【案例2】(2009福建理综)控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(),A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极,D,3、依据氧化还原反应2Ag(aq)Cu(s)=Cu2