电化学基础PPT完整版

1、 复习回顾复习回顾 1、原电池是、原电池是_的装置。的装置。 原电池反应的本质是原电池反应的本质是_反应。反应。 将化学能转化为电能将化学能转化为电能 氧化还原反应氧化还原反应 2、如右图所示，组成的原电池：、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时： Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极， 其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应 是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反，下同）反 应；应； Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为 _,该反应是该反应是_反应。反应。 （2）当电解质溶液为）当电解质溶液为

2、CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时： Zn电极电极 是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_， 该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极， 其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应. 负负 Zn 2e - = Zn 2+ 氧化氧化 正正 2H+ +2e- =H2还原还原 负负Zn 2e - = Zn 2+ 氧化氧化 正正 Cu2+ + 2e - = Cu还原还原 氧化反应氧化反应 Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池 电解质电解质 溶液溶液 盐桥盐桥 失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生 还原反应还原反应 2H+2e- =H2 阴离子阴离子 阳

3、离子阳离子 总反应：总反应： 负极负极 正极正极 2H+2e- =H2 Zn-2e- =Zn2+ Zn+2H+=Zn2+H2 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 (离子方程式）离子方程式） （化学方程式）（化学方程式） 电极反应电极反应 正极：正极： 负极：负极：（氧化反应）（氧化反应） （还原反应）（还原反应） 阳离子阳离子 外电路外电路 内电路内电路 1.电路：电路： 外电路外电路 内电路内电路 电子流向：负极流向正极电子流向：负极流向正极 电流方向：正极流向负极电流方向：正极流向负极 阴离子流向负极阴离子流向负极 阳离子流向正极阳离子流向正极 2.电极：电极： 正极：电子流入的一极正极：

4、电子流入的一极 负极：电子流出的一极负极：电子流出的一极 3.电极反应式：电极反应式： 正极：正极： 2H+ 2e- H2 负极：负极： Zn2e- Zn2+ 4.总反应式：总反应式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2 ？提出问题：提出问题： 上图是我们在必修上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸 的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就很快减弱，因此不适合实际应用电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造这是什么原因造 成的呢？有没有什么改进措施？成的呢？有没有什么改进措施

5、？ 学生讨论：学生讨论： 造成的主要原因造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气 泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内 阻，使电流不能畅通。这种作用称为阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。极化作用。 一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究 为了避免发生这种现象，设计如下图（书为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图图4-1）所示）所示 的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？ 实验三（书实验三（书71页实验页实验

6、4-1） 实验探索实验探索 实验现象：实验现象： 分析分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？ 盐桥在此的作用是什么？盐桥在此的作用是什么？ 参考教材参考教材71页页 有盐桥存在时电流计指针发有盐桥存在时电流计指针发 生偏转，即有电流通过电路。生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回取出盐桥，电流计指针即回 到零点，说明没有电流通过。到零点，说明没有电流通过。 盐桥制法：盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入将热的琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要产生裂隙注意不要产生裂隙)， 将冷却后的将冷却后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或N

7、H4NO3的饱和溶液中即可。的饱和溶液中即可。2)将将 KCl或或NH4NO3的饱和溶液装入的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。形管，用棉花都住管口即可。 盐桥的作用：盐桥的作用： （1 1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。 得出结论得出结论 由于盐桥（如由于盐桥（如KClKCl）的存在，其中阴离子）的存在，其中阴离子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液扩溶液扩 散和迁移，阳离子散和迁移，阳离子K K+ +则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的溶液扩散和迁移，分别中和过剩的 电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用

8、不间断地进行，一直到电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到 锌片全部溶解或锌片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+ 2+几乎完全沉淀下来。 几乎完全沉淀下来。若电解若电解 质溶液与质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀，可用溶液反应产生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。 （2 2）平衡电荷。）平衡电荷。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完靠离子迁移完 成成的。的。ZnZn失去电子形成的失去电子形成的ZnZn2+ 2+进入 进入ZnSOZnSO4 4溶

9、液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+ 2+增多 增多 而带正电荷。同时，而带正电荷。同时，CuSOCuSO4 4则由于则由于CuCu2+ 2+ 变为 变为Cu Cu ，使得，使得 SOSO4 42- 2-相对较 相对较 多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌 片流向铜片，造成电流中断。片流向铜片，造成电流中断。 请同学们请同学们思考思考： 上述原电池装置是将什么反应的上述原电池装置是将什么反应的 化学能转换成电能的？指出电池化学能转换成电能的？指出电池 的正负极，并分别写出其中负极的正负极，并分别

10、写出其中负极 和正极的电极反应式以及该电池和正极的电极反应式以及该电池 的总反应方程式。的总反应方程式。 ZnSO4溶液溶液 CuSO4溶液溶液 负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反应）氧化反应） 正极（铜片）：正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）（还原反应） 电池反应（电池反应（总化学方程式总化学方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电池符号电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极 一、对锌铜原电一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究 二、由两个半电池组

11、成原电池的工作原理二、由两个半电池组成原电池的工作原理 （1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以 适当方式连接，可以获得电流。适当方式连接，可以获得电流。 在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向 外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从 外电路得到电子。外电路得到电子。 在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳 离子的定向运动而形成内电路。离子的定向运动而形成内电路。

12、 （2 2）探究）探究组成原电池的条件组成原电池的条件 练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 移向移向Zn 极，阴离子移向极，阴离子移向Cu 极极 B 移向移向Cu 极，阴离子移向极，阴离子移向Zn 极极 C 和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极 D 和阴离子都移向和阴离子都移向Cu 极极 B 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 （可以）（可以） （可以）（可以）（可以）（可以） （不可以）（不可以） 形成条件一：形成条件一： 活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极 负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等正

13、极：较不活泼的金属、石墨等 第一组实验第一组实验 （可以）（可以）（不可以）（不可以） 形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中； 第二组实验第二组实验 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 第三组实验第三组实验 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件 形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路 （不可以）（不可以） 可以可以 （2 2）组成原电池的条件组成原电池的条件 （1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质 或金属氧化物）作电极。或金属氧化物）作电极。 （2）电极材料均插入

14、电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。 （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。）内部条件：能自发进行氧化还原反应。 CuFe H2SO4 CuZn H2SO4 CuFe NaCl溶溶液液 CuFe NaCl溶液溶液 CuZn 酒酒精精 Cu Zn H2SO4H2SO4 A BCD EFM nZnZ 4OS2H N nZCu 4OS2Cu uC 4OS2H 1.下列哪几个装置能形成原电池？下列哪几个装置能形成原电池？ O V X V VX X X V 典型例题：典型例题： V ABCD 正极正极ZnCuCuFe 负极负极CuZnZnZ

15、n 电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl 典型例题：典型例题： （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 (参考第二教材参考第二教材P118) 微观判断微观判断 （根据电子流动（根据电子流动 方向方向） 电子流出的极电子流出的极 电子流入的极电子流入的极 负极负极 正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极质量增加的电极 工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极 负极负极 正极正极 正极正极 负极负极 工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极 发生氧化反应的极发生氧化反应的极 发生还

16、原反应的极发生还原反应的极 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 根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重 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 1. 1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与 锌组成原电池时，锌为负极，此金属是锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )( ) A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu 2.2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时， 电解质溶液的电解质溶液的 pH( )pH(

17、) A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐渐变大逐渐变大 D.D.逐渐变小逐渐变小 C 典型例题：典型例题： 3.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线四块金属片浸入稀硫酸中，用导线 两两相连组成原电池。若两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极； c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产极上产 生大量气泡，生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，上有大量气泡产生， 则四种金属的活动性顺序由强到弱的为则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b .

18、d Db d c a B 4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线 将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯 中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是 ( D ) A. 铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定 B. 保持平衡状态保持平衡状态 C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜 （4）电解质溶液和电极材料的选择）电解质溶液和电极材料的选择 活泼性不同活泼性不同 的两种金

19、属。的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极 惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt （电池的电极必须导电）（电池的电极必须导电） 电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分 别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应别在两个烧杯中进行，则

20、左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电与电 极材料具有相同的阳离子。极材料具有相同的阳离子。 请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案? Cu Cu 2e- = Cu2+ 比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO 4 )3、FeCl3等等 负极：负极： 正极：正极： 电解质溶液：电解质溶液： 练一练练一练 若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是 什么？试画出原电池的装置简图。

21、什么？试画出原电池的装置简图。 )能自发进行的氧化还原反应能自发进行的氧化还原反应 )通常须两个活性不同的电极通常须两个活性不同的电极 )电解质溶液电解质溶液 )还原剂在负极失电子，发生氧化反应，还原剂在负极失电子，发生氧化反应， 氧化剂在正极得电子氧化剂在正极得电子,发生还原反应发生还原反应 1.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池； 2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸 反应制取氢气；反应制取氢气； 3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较； 4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极电化学保护法，即将金属作为

22、原电池的正极 而受到保护。如在铁器表面镀锌。而受到保护。如在铁器表面镀锌。 三、原电池的主要应用：三、原电池的主要应用： 5.解释某些化学现象解释某些化学现象 (1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。 例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极； A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出； B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多； D.同价态的阳离子，

23、甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强； （C） 原电池原理应用：原电池原理应用： (2)比较反应速率比较反应速率 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，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到

24、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： 例例4：下列装置中四块相同的 下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速 率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(1)(3) (4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化 例例5： 在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为 0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为 mol,溶溶 液的液的pH值变值变_？（溶液体积变化

25、忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计） 0.2 解得：解得： y 0.015 (mol) x 0.015 (mol) 3.75 10 4(mol/L ) pH -lg3.75 10 4 4 -lg3.75 答：答： 0.015 根据电极反应：根据电极反应： 正极：正极： 负极：负极：Zn2e-Zn2+ 2H+2e- H2 得：得： 2 2 22.4 x y 0.168 解：解： 0.20.1252 c(H+)余 余 2H+ 2eH2 大大 0.015 原电池原理应用：原电池原理应用： (5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用 例例6：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁

26、屑、的主要成分为铁屑、 炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启启 用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开 塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发 现有大量铁锈存在。现有大量铁锈存在。 “热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。 2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。 铁被氧化铁被氧化 与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化 氯化钠溶于水、形成电解质溶

27、液氯化钠溶于水、形成电解质溶液 原电池原理应用：原电池原理应用： 拓展练习拓展练习 （1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。现象。 两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ； 负极负极 。 该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。 （2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则正极为则正极为 ， 总反应方程为总反应方程为 。 镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转； 2H+2e=H2 Mg2e=Mg2+ 化学能化学能 电能电能 Al 2Al+2NaOH+2H2O=2NaA

28、lO2+3H2 小小 结结 定义定义: （1）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理 原电池原电池 把化学能转化成电能的装置。把化学能转化成电能的装置。 2、原电池的工作原理、原电池的工作原理 较活泼的金属发生较活泼的金属发生氧化反应氧化反应,电子从较活泼的金属电子从较活泼的金属(负极负极) 通过外电路流向较不活泼的金属通过外电路流向较不活泼的金属(正极正极)。 负极 正极 电子流向电子流向 电流流向电流流向 （2 2）形成原电池的条件形成原电池的条件 （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 （4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）电

29、极材料的选择（电池的电极必须导电） 在一在一 瓣橘子上相隔瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片分别插一小铜片 和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接 触耳机的两极，试试能否听到触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎嘎嘎”声。能声。能 够从耳机中听到够从耳机中听到“嘎嘎嘎嘎”声，说明了什么？用声，说明了什么？用 其他金属、水果、液体再试一试。其他金属、水果、液体再试一试。 研研 究究 性性 学学 习习 铝片铝片铜片铜片 新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理 2021年年8月月1日星期日日星期日 第四章第四章 电化学基础电化学基础 第二节第二

30、节 化学电源化学电源 学与问学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知 道电池的其它应用吗？道电池的其它应用吗？ 电池电池 化学电池化学电池 太阳能电池太阳能电池 原子能电池原子能电池 将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置 将放射性同位素自然衰变时产生的热将放射性同位素自然衰变时产生的热 能通过热能转换器转变为电能的装置能通过热能转换器转变为电能的装置 碱性锌锰电池、锌银电池、碱性锌锰电池、锌银电池、 铅蓄电池、镉镍电池、氢镍铅蓄电池、镉镍电池、氢镍 电池、锂离子电池等。电池、锂离子电池等

31、。 广泛应用于通讯、交通、文广泛应用于通讯、交通、文 化、办公及家用电子产品。化、办公及家用电子产品。 高科技、军事、生产行业也高科技、军事、生产行业也 有特殊应用。有特殊应用。 【思考思考】 目前化学电池主要分为哪几个大类？目前化学电池主要分为哪几个大类？ 在性能等方面它们各有什么特点？在性能等方面它们各有什么特点？ 产生电能的基本原理是什么？产生电能的基本原理是什么？ 化学电池与其他能源相比有哪些优点？化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 判断电池的优劣标准主要是什么？判断电池的优劣标准主要是什么？ 知识点知识点1：化学电池：化学电池 1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装

32、置 2)分类分类: 一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如：干电池如：干电池 二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池 燃料电池燃料电池 3)优点优点: 4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准: 能量转换效率高，供能稳定可靠。能量转换效率高，供能稳定可靠。 可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池 和电池组，使用方便。和电池组，使用方便。 易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。 比能量比能量 符号符号(Wh/kg)，(Wh/L) 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出

33、电能的多少 比功率比功率符号是符号是W/kg，W/L) 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短 1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池）普通锌锰电池） 干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作 负极，位于中央的顶盖有负极，位于中央的顶盖有 铜帽的石墨作正极，在石铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2 和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还 填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2，防止产生极化，防止

34、产生极化 现象。电极总的反应式为：现象。电极总的反应式为： Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O 请写出各电极的电极反应。请写出各电极的电极反应。 一、一、 一次电池一次电池 练：写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反的电极反应和总化学反 应方程式。应方程式。 负极负极 正极正极 总反应总反应 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变 化判断它已经不能正常供电了？化判断它已经不能正常供电了？ _我们在

35、我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，使用干电池的过程中并没有发现有气体产生， 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ Zn-2e-=Zn2+ 2NH4+2e-=2NH3+H2 ， ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O 锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整 MnO2 Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O 碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池 负极：负极： 正极：正极： 电池反应：

36、电池反应： 电解质：电解质：KOH ZnZn MnOMnO2 2 Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 思考思考该电池的正负极材料和电解质该电池的正负极材料和电解质 干电池干电池 负极负极: Zn2e-Zn2 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） （糊状） 石墨 石墨( nO2)(+） ） 正极正极: 2NH4+2e-2NH3H2 总电池反应方程式总电池反应方程式 ：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺点：放电量小，放电过程中

37、易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点：改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 二氧化锰的用途二氧化锰的用途 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 2 2、迷你型电池、迷你型电池 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器用途：手表、相机、心率调节器 HgO（ （S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（ （S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S） 3 3、锂电池、锂电池 锂电池：锂电池：

38、（- -）LiLi（ （S S） LiI LiI（晶片） （晶片） I I2 2(+ (+） 锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S 负极：负极： ；正极：；正极： 。 用途：质轻、高能用途：质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。 8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SO

39、Cl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32- 2-+2S +2S 铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电镍镉电池、镍氢电池、锂离子电 池池 1.铅蓄电池铅蓄电池 1)正负极材料正负极材料 正极：正极：PbO2负极：负极：Pb 2)工作机制工作机制 电解质：电解质：H2SO4溶液溶液 铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应 分为放电和充电两个过程分为放电和充电两个过程 二、二次电池二、二次电池 放电过程总反应：放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) + SO4

40、2- -2e- =PbSO4 (s) 正极：正极： PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 (s) +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 负极：负极： 放电过程放电过程 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电过程充电过程 PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应还原反应 阴极：阴极： 阳极：阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + H+ + SO42- 氧化反应氧化反应 接电源负极

41、接电源负极 接电源正极接电源正极 充电过程总反应：充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程： 放电放电 充电充电 3)优缺点简析优缺点简析 缺点：缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点：优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉价格低廉 其它二次电池其它二次电池 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池离子蓄电池 2 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正

42、极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为： 2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。 充电充电 放电放电 银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O 放电放电 充电充电 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）

43、 A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn D 电极反应：电极反应： 负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- 3 3、镉镍电池、镉镍电池 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电 充电充电 负极材料：负极材料：CdCd； 正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2， 电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。 反应式如下：反应式如下： 写出电极反应式。写出电极反应式。 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电

44、电池可发生如下反应： Cd+2NiO(OH)+2H2O 由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是 Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电放电 充电充电 A. Cd （ A ） B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2 电极反应：电极反应： 负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH- 大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃 料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放

45、出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃 料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发，约为火力发 电的电的2 2倍倍。这是因为火力发电中放出的废热太。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的多。燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零废气污染都接近零；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代年代 末，经反复试验、改进，到末，经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入年代才开始进入 实用阶段。第一代燃料电池的实用阶段。第一代燃料电池的 大致情

46、况如下：大致情况如下： ( (三三) )燃料电池燃料电池 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 新型燃料电池新型燃料电池 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 燃料电池燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使优点：能量转化率高，可持续使 用，用，对环境友好对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔用途：宇宙飞船，应用前景广阔 负极负极 : 2H2+4OH-4e-4H2O 正极正极 : O2+2H2O4e-4OH- 总反应方程

47、式总反应方程式 ： 2H2O22H2O 燃燃 料料 电电 池池 介质 电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性负极 正极 中性负极 正极 碱性负极 正极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 固体燃料电池固体燃料电池 介质介质 电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负 极极 正正 极极 负负 极极 正正 极极 2H2 - 4e- +2O2 = 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H

48、2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 航天技术上使用的一种电航天技术上使用的一种电 池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、 不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt 做电极，做电极，KOHKOH溶液做电解溶液做电解 液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧 相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电 池。请写出各电极的电极池。请写出各电极的电极 反应。反应。 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应 PtPt电极电极 H2 O2 氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟 KOH 将铂丝插入

49、将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电 极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池， 由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称 作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断， 通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应，这一极的电极反应 为为_；通入氧气的一极；通入氧气的一极 为为_，电极反应为，电极反应为 _，总，总 反应为反应为_。 负极负极 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 正极正极 O2+4e-+2H2O=4OH- CH4+2O2+2

50、KOH=K2CO3+3H2O 若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应 书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点： 1 1电极反应是一种离子反应，遵循书写离电极反应是一种离子反应，遵循书写离 子反应的所有规则（如子反应的所有规则（如“拆拆”、“平平”）；）； 3 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子负极失电子所得氧化产物和正极得电子 所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如 4价的价的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，形式存在， 在在碱性溶液中碱性溶液中以以CO32 形式存在）； 形式存在）； 2

51、 2将两极反应的电子得失数配平后，相加将两极反应的电子得失数配平后，相加 得到总反应，总反应减去一极反应即得到得到总反应，总反应减去一极反应即得到 另一极反应；另一极反应； 课堂总结 1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：、仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+ x+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属 2 2、两个电极均参与反应的原电池、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池）（如蓄电池，纽扣电池） 电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生电子得

52、失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与 3 3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池） 两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极 负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子电子 电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液 1 1、在含有、在含有H H2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了气体的空气中，银器表面易变黑（生成了 AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一

53、个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使 银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色， 并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成， 请用电极反应式和离子方程式表示上述过程请用电极反应式和离子方程式表示上述过程 巩 固 练 习 Al-3e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2- 2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2 2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，

54、因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔 融盐混合物作电解质，融盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空为阳极燃气，空 气与气与COCO2 2的混合气为阴极燃气，制得在的混合气为阴极燃气，制得在 6565下工作的燃料电池，完成有关的电池下工作的燃料电池，完成有关的电池 反应式：反应式： 负极反应式：负极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32- 2-=4CO =4CO2 2+4e+4e 正极反应式：正极反应式： 总反应式：总反应式： O2+4e-+2CO2=2CO32- 2CO+O2=2CO2 3.3.锂电池是一代新型高能电池

55、，它以质量轻、能锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能 量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂 电池，某种锂电池的总反应为电池，某种锂电池的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, , 下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A A、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ + B B、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ + C C、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2 +

56、e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li 2e2e- - = Li= Li2+ 2+ B 4 4、19911991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型 海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠 空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数 分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2020到到5050倍。运倍。运 用所学的化学知识，

57、推测该新型电池两极上可能发生的电用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电 极反应。极反应。 负极负极 正极正极4Al-12e=4Al3+ 3O2+6H2O+12e=12OH- 不活泼金属或碳不活泼金属或碳 Cu 5 5已知：已知：Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2利用这一反应，试利用这一反应，试 设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解 质溶液，然后填空：质溶液，然后填空： 正极正极 电极反应电极反应 负极负极 电极反应电极反应 2Fe3+2e=2Fe2+ Cu-2

58、e=Cu2+ 6 6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为 1 1，放电，放电 完毕后，溶液的密度变为完毕后，溶液的密度变为 2 2。又铅蓄电池充电时的反应：。又铅蓄电池充电时的反应： 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O Pb+PbOO Pb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 法拉第常数：法拉第常数：F=96500C/molF=96500C/mol 写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。 已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：已知充放电完毕后

59、，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm1.10g/cm3 3, , 相当于含相当于含14.35%(14.35%(质量质量) )的硫酸，的硫酸，1.28g/cm1.28g/cm3 3, ,相当于含相当于含36.87% 36.87% ( (质量质量) )的硫酸请指出分别的硫酸请指出分别 1 1， 2 2对应于哪一个数据？对应于哪一个数据？ 用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？ 按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。 计算一个电容量为计算一个电容量为4.324.3210106 6C C

60、的蓄电池中需加多少硫酸？的蓄电池中需加多少硫酸？ 用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？ 充电充电 新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理 2021年年8月月1日星期日日星期日 第四章第四章 电化学基础电化学基础 第三节第三节 电解池电解池 （3课时）课时） 思考回忆思考回忆 1、电解质是指在、电解质是指在_ _ _能够导电的化能够导电的化 合物。合物。 2、电离是指电解质在、电离是指电解质在_或或_ 状态下离解成状态下离解成_的过程。的过程。 3、原电池是、原电池是_ _ 的装置的装置 。 4、写出下列物质的电离方程式、写出