第二单元 原电池1

1、原电池原电池 （1）第二单元第二单元 化学能转化为电能化学能转化为电能 问题问题:下列装置中，能组成原电池的是下列装置中，能组成原电池的是:( ) 酒精稀稀H2SO4ABCDEFE HZnCuCuSO4 (aq)H2SO4 (aq)GH2 2、原电池的形成条件、原电池的形成条件(1)(1)活动性不同的金属活动性不同的金属（或一种金属和一种非金（或一种金属和一种非金 属导体）属导体）作电极。作电极。(2)(2)两电极插入两电极插入电解质溶液电解质溶液中。中。(3)(3)形成闭合回路形成闭合回路。（两电极外线用导线连接，可以接用电器。）（两电极外线用导线连接，可以接用电器。）自发地发生氧化还原反应

2、自发地发生氧化还原反应. . 原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和还原原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，从而产生电流，实现化学反应分别在两个电极上进行，从而产生电流，实现化学能向电能转化的装置。能向电能转化的装置。将化学能转化成电能的将化学能转化成电能的叫做原电池叫做原电池.1、概念、概念: 一、原电池一、原电池 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=Zn

3、SO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）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3 3、原电池工作原理、原电池工作原理H H2 2SOSO4 4问题：上述实验负极上有什么现象，如何消除问题：上述实验负极上有什么现象，如何消除 上述现象？上述现象？盐桥：盐桥：电解质溶液的选择：电解质溶液的选择：1 1、正负极的判断、正负极的判断练习练习:下列装置是不是原电池下列装置是不是原电池?若是若是,指出正负极指出正负极.溶液溶液溶液溶液溶液溶液 浓浓HNO3AlCuABCDE正正正正正正正正正正考点考点1 1 原电池正负极的判断和电极反

4、应式的书写原电池正负极的判断和电极反应式的书写小结：原电池正负极的判断方法：小结：原电池正负极的判断方法：（1 1）根据两极的金属活泼性判断）根据两极的金属活泼性判断（2 2）根据电子流动的方向判断）根据电子流动的方向判断（3 3）根据发生的反应判断）根据发生的反应判断 金属性相对活泼金属性相对活泼的一极作的一极作负负极，极， 另一极为另一极为正正极极 电子流出电子流出的一极为的一极为负负极，极， 电子流进电子流进的一极为的一极为正正极极 发生发生氧化反应氧化反应的一极为的一极为负负极；极； 发生发生还原反应还原反应一极的为一极的为正正极极（4 4）根据产生的现象判断）根据产生的现象判断 2.

5、 2. 某原电池某原电池, , 将两金属将两金属X X、Y Y用导线连接用导线连接, , 同同时插入相应的电解质溶液中，发现时插入相应的电解质溶液中，发现Y Y电极质量增电极质量增加，则可能是下列情况中的加，则可能是下列情况中的: : A. X A. X是负极是负极, , 电解质溶液为电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液溶液 B. XB. X是负极是负极, , 电解质溶液为稀电解质溶液为稀H H2 2SOSO4 4溶液溶液 C. XC. X是正极是正极, , 电解质溶液为电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液溶液 D. XD. X是正极是正极, , 电解质溶液为稀电解质溶液为稀H H2 2S

6、OSO4 4溶液溶液A2、电极反应式的书写、电极反应式的书写（1 1）原电池电极方程式的书写原则）原电池电极方程式的书写原则 电极反应是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电极反应是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电子守恒及电荷守恒。注意介质对电极产物的电荷守恒。注意介质对电极产物的影响。影响。（2 2）电极反应式的书写技巧）电极反应式的书写技巧 方法一：用总方程式减去某极电极反应式。方法一：用总方程式减去某极电极反应式。方法二：直接书写。方法二：直接书写。 例例1（2010广东卷）铜锌原电池广东卷）铜锌原电池(如图如图204)工工作时，下列叙述正确的是作时，下列叙述正确的是( ) A正极反

7、应为正极反应为Zn2e = Zn2B电池反应为电池反应为ZnCu2 = Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的盐桥中的K移向移向ZnSO4溶液溶液BC2、(2013北京北京)通过通过NOx传感器可监测传感器可监测NOx的含的含量，其工作原理示意图如下：量，其工作原理示意图如下：(1)Pt电极上发生的是电极上发生的是_反应反应(填填“氧化氧化”或或“还原还原”)。(2)写出写出NiO电极的电极反应式：电极的电极反应式： _。还原还原NONOO O2 22e2e = NO= NO2 23 3(2013(2013江苏江苏)MgH)MgH2 2O O2 2电

8、池可用于驱动无人电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下图。该电池工作时，下列说法正确示意图如下图。该电池工作时，下列说法正确的是的是( () )A AMgMg电极是该电池的正极电极是该电池的正极B BH H2 2O O2 2在石墨电极上发生氧化反应在石墨电极上发生氧化反应C C石墨电极附近溶液的石墨电极附近溶液的pHpH增大增大D D溶液中溶液中ClCl向正极移动向正极移动C考点考点2 2 原电池的设计原电池的设计 例例1 1、用铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，、用铜、银和硝酸银溶液设计一个原电池，这个电池的负极是这个电池

9、的负极是 ，电极反应式，电极反应式为为 ， 。 铜铜负极负极: : Cu -2e-Cu -2e- = Cu= Cu2+2+正极正极: 2Ag: 2Ag+ + +2e- +2e- = 2Ag= 2Ag根据氧化还原反应设计原电池：根据氧化还原反应设计原电池：(1)(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反根据原电池的电极反应特点，结合两个半反 应找出正、负极材料及电解质溶液。应找出正、负极材料及电解质溶液。2 2、请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：、请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：2Fe2F

10、e3+3+ +Cu= Cu +Cu= Cu2+2+ +2Fe +2Fe2+ 2+ 设计成一个原电池。设计成一个原电池。（1）、电极材）、电极材料：料：负极负极 ，正极，正极 。（2）、电解液：）、电解液： 。 （3）、）、电极反应式电极反应式 ： 负极负极: .正极正极: . FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液溶液碳棒碳棒铜铜Cu 2eCu 2e = Cu = Cu2+2+2Fe2Fe3+3+ + 2e + 2e = 2Fe = 2Fe2+2+3 3原电池原理广泛应用于科技、生产和生活原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：中，请回答以下问题：(1)(1)肼肼(N

11、(N2 2H H4 4) )又称联氨，是一种可燃性的液体，又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%20%30%30%的的KOHKOH溶液。肼溶液。肼空气燃料电池放电时：正极的电空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是极反应式是 ；负极的电；负极的电极反应式是极反应式是 。N N2 2H H4 44OH4OH4e4e = N= N2 24H4H2 2O OO O2 22H2H2 2O O4e4e = 4OH= 4OH(2)(2)有人设想寻求合适的催化剂和电

12、极材料，以有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N N2 2、H H2 2为电极反应物，以为电极反应物，以HClNHHClNH4 4ClCl为电解质溶为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式式_。N N2 28H8H6e6e = 2NH= 2NH4 4+ +原电池原电池 （2）第二单元第二单元 化学能转化为电能化学能转化为电能 二、化学电源二、化学电源1 1一次电池一次电池碱性锌碱性锌锰干电池锰干电池电池反应：电池反应：ZnZn2MnO2MnO2 22H2H2 2O=2MnOOHO=2MnOOHZn(OH)Zn(OH)2 2负极：负极：_

13、，正极：，正极：_，电解质：，电解质：KOHKOH。负极反应：负极反应：_。正极反应：正极反应：_。ZnMnO2Zn2OH2e=Zn(OH)2铅蓄电池铅蓄电池PbO2PbH2SO4溶液溶液放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：2、二次电池、二次电池正极：正极：负极：负极：电解质：电解质：燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别：氧化剂与还原剂在氧化剂与还原剂在工作

14、时工作时 ；反应产物反应产物 ；能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利于，有利于节约能源。节约能源。负极：负极：负极：负极：正极：正极：正极：正极：总反应：总反应：总反应：总反应：氢氧燃料电池氢氧燃料电池（碱性电解质，碱性电解质，KOHKOH）2H2H2 2+4OH+4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O OO O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2H2 2 + O+ O2 2 = 2H = 2H2 2O O氢氧燃料电池氢氧燃料电池（酸性电解质酸性电解质）O O2 2+ + 4H4H+ + +4e+4e-

15、-=2H=2H2 2O O2H2H2 2 - 4e- 4e- - = 4H= 4H+ +2H2H2 2 + O+ O2 2 = 2H = 2H2 2O O3、燃料电池：、燃料电池：不断补充不断补充不断排出不断排出 考点三考点三 电池电极反应式的书写电池电极反应式的书写 燃料电池燃料电池 例：甲醇、氧气燃料电池例：甲醇、氧气燃料电池（1 1）酸性介质，如）酸性介质，如H H2 2SOSO4 4 负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：（2 2）碱性介质，如）碱性介质，如KOH KOH 负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：2CH2CH3 3OH +16OHOH +16OH- - -12e-12

16、e- - = 2CO= 2CO3 32-2-+12H+12H2 2O O3O3O2 2 +6H+6H2 2O +12eO +12e- - = 12OH= 12OH- -2CH2CH3 3OH +3OOH +3O2 2+ 4KOH= 2K+ 4KOH= 2K2 2COCO3 3 +6H+6H2 2O O2CH2CH3 3OH +2HOH +2H2 2O -12eO -12e- - = 2CO= 2CO2 2+12H+12H+ +3O3O2 2 +12H+12H+ + +12e +12e- - = 6H= 6H2 2O O2CH2CH3 3OH +3OOH +3O2 2 = 2CO = 2CO2

17、2 +4H+4H2 2O O（3 3）熔融盐介质，如）熔融盐介质，如K K2 2COCO3 3负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：（4 4）掺杂）掺杂Y Y2 2O O3 3的的ZrOZrO3 3固体电解质，熔融状态能固体电解质，熔融状态能 传导传导O O2-2-负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：2CH2CH3 3OH +6COOH +6CO3 32- 2- -12e-12e- - = 8CO= 8CO2 2+4H+4H2 2O O3O3O2 2 +6CO+6CO2 2 +12e +12e- - = 6CO= 6CO3 32-2-2CH2CH3 3OH +3OOH +3O2- 2-

18、-12e-12e- - = 2CO= 2CO2 2+4H+4H2 2O O3O3O2 2 +12e+12e- - = 3O= 3O2-2-2CH2CH3 3OH +3OOH +3O2 2 = 2CO = 2CO2 2 +4H+4H2 2O O2CH2CH3 3OH +3OOH +3O2 2 = 2CO = 2CO2 2 +4H+4H2 2O O1 1、将铂丝插入、将铂丝插入KOHKOH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，所以称作由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料

19、电池，根据两极上反应的实质判断，通入燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为甲烷的一极为_，这一极的电极反应为，这一极的电极反应为_ _ _；通入；通入氧气的一极为氧气的一极为_，电极反应为，电极反应为_，总反应为总反应为_。负极负极CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极正极2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O4 4一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用现用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混合物作电解的熔融盐混合物作电解质，一极通质，一极通COCO气

20、体，另一极通气体，另一极通O O2 2和和COCO2 2混合气混合气体，其总反应为：体，其总反应为：2CO2COO O2 22CO2CO2 2。写出该电池。写出该电池的电极反应式。的电极反应式。负极：负极： ，正极：正极： 。O O2 22CO2CO2 24e4e2CO2CO3 32-2-2CO2CO2CO2CO3 32-2-4e4e4CO4CO2 21.1.固体氧化物燃料电池是由美国西屋固体氧化物燃料电池是由美国西屋(West-(West-inhouse)inhouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆公司研制开发的。它以固体氧化锆- -氧氧化钇为电解质，这种电解质在高温下允许氧离子化钇为电解质，这种电解质在高温下允许氧离子(O(O2-2-) )在其间通过。该电池的工作原理如图所示，在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极其中多孔电极a a、b b均不参与电极反应。均不参与电极反应。a a极极 O O2 2 + 4e + 4e- - = = 2O2O2-2-负极负极正极正极b b极极 2H2H2 2+2O+2O2-2-4e-4e- - = = 2H2H2 2O O2.2.如图是如图是NaBHNaBH4 4/H/H2 2O O2 2燃料电池，燃料电池， 负极区的电极反