选修4第一、二节原电池和化学电源

1、第四章 电化学基础第一节 原电池CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2H下列哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXVV思考与练习氧化反应还原反应()()Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e- =Cu 硫酸铜溶液硫酸铜溶液ZnCue-SO42-Cu2+AZn + Cu2+ = Zn2+ + Cu Cu复习：原电池的工作原理CuCuZnZn-溶液中阴、阳离子分别向哪个电极运动？ZnZn2+2+ZnZn2+2+ZnZn2+2+ZnZn2+2+ZnZn2+2+ZnZn

2、2+2+- - -ZnZn2+2+CuCu2+2+负极负极正极正极静电作用静电作用【为什么？】24SO正极正极 负极负极电流流向电流流向电子流向电子流向-负极：电子流出的一极负极：电子流出的一极正极：电子流入的一极正极：电子流入的一极发生氧化反应的一极为负极发生氧化反应的一极为负极化合价升高的一极为负极化合价升高的一极为负极开始实验现象锌片Zn-2e-=Zn2+铜Cu2+2e-=Cu电流表锌片腐蚀，不断溶解铜片上有红色物质析出电流表指针发生偏转一段时间实验现象锌片也被红色物质覆盖电流表读数不断减小实验探究一实验探究一铜片质量增重CuSO4 溶液溶液AZn1.1.为什么电流表读数为什么电流表读数

3、不断减小？不断减小？问题问题2.能否阻止能否阻止Cu2+在锌片在锌片表表 面析出？面析出？Zn2+SO42-A1.1.烧杯中加什么溶液？烧杯中加什么溶液？实验设计实验设计为什么？为什么？ SO42- Zn2+ 2. 2.安培表指针会偏转吗？安培表指针会偏转吗？3.3.怎样构成闭合回路？怎样构成闭合回路？实验探究二实验探究二盐桥盐桥中中通常装有含通常装有含KCl饱和饱和溶液的琼脂溶液的琼脂 K+和和Cl-在盐桥中能移动在盐桥中能移动 信息提示信息提示交流研讨：1、在盐桥插入之前，电流计指针是否发生偏转？2、在盐桥插入之后，电流计指针是否发生偏转？3、左右烧杯中各发生了什么反应？4、该装置与普通锌

4、铜原电池相比，有什么不同的地方？两个半电池：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。SO42Zn2+eeSO42Cu2+K+盐桥工作示意图CuZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl锌半电池锌半电池铜半电池铜半电池电极反应：电极反应：负极：负极：正极：正极：总反应：总反应： Cu2+2e- =CuZn2e- =Zn2+Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu锌铜原电池（盐桥）锌铜原电池（盐桥）盐桥盐桥 问题解决问题解决二.加入盐桥后由两个半电池组成的原电池工作原理：还原性强的材料作负极，失电子被氧化电解质溶液中氧化性强

5、的离子在正极得电子被还原两极之间通过盐桥构成闭合回路。电子由负极经导线流向正极知识小结知识小结一. 盐桥的作用：1.构成闭合电路。（使两个半电池连通）2.平衡电荷。（使溶液呈电中性）半电池1：半电池2：外电路中：内电路中：知识应用知识应用1.某原电池总反应离子方程式为某原电池总反应离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+,不不能实现该反应的原电池是能实现该反应的原电池是()A.正极为正极为Cu,负极为负极为Fe,电解质溶液为电解质溶液为FeCl3溶液溶液B.正极为正极为C,负极为负极为Fe,电解质溶液为电解质溶液为Fe(NO3)3溶液溶液C.正极为正极为Ag,负极为负极为Fe,电解质溶液为电解质

6、溶液为Fe2(SO4)3溶液溶液D.正极为正极为Ag,负极为负极为Fe,电解质溶液为电解质溶液为CuSO4溶液溶液 D2.请根据离子反应：设计一个带盐桥的原电池Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag 银半电池银半电池铜半电池铜半电池电极反应：电极反应：负极：负极：正极：正极：总反应：总反应： Cu 2e- = Cu2+2Ag + +2e- =2AgCu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag 铜银原电池（盐桥）铜银原电池（盐桥）盐桥盐桥 问题解决问题解决【方法规律方法规律】设计原电池的思路设计原电池的思路 (1)(1)根据氧化还原反应方程式写出电极反应式根据氧化还原反应方程式写出电极

7、反应式; ; (2) (2)确定两电极材料确定两电极材料; ; (3) (3)确定电解质溶液确定电解质溶液; ; (4) (4)构成闭合回路。构成闭合回路。标价态定正负一分二 第二节 化学电源1、化学电池（原电池）一次电池：干电池二次电池：充电电池（蓄电池）燃料电池：氢氧燃料电池2、如何判断电池的优劣？3、常见原电池的工作原理：一、原电池中电极反应式的书写一、原电池中电极反应式的书写确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证电极产物在电解质溶液的环境中，应稳定存在。总反应标升降一分二看环境先电荷后质量两式加验总式保正确例:写

8、出镁、铝与电解质溶液组成的原电池，电极反应式。负极反应式：正极反应式：Al3e4OHAlO22H2O6H2O+6e- =3H2 +6OH-NaOH为电解质H2SO4溶液为电解质负极反应式：正极反应式：Mg2eMg2+2H+2eH2解析：当NaOHNaOH为电解质溶液时，为电解质溶液时，因为Al能与NaOHNaOH反应，所以反应，所以Al为负极，Mg为正极1 1、找出该原电池反应的方程式：、找出该原电池反应的方程式： 2Al2Al2H2H2 2O O2NaOH2NaOH2NaAlO2NaAlO2 23H3H2 22 2、找出负极：、找出负极：AlAl3 3、分解负极行为：、分解负极行为： 首先，

9、首先，AlAl失去电子：失去电子：AlAl3e3eAlAl3 3 考虑考虑AlAl3 3能电解质能电解质NaOHNaOH溶液反应：溶液反应：AlAl3 34OH4OHAlOAlO2 22H2H2 2O O则负极反应为与的加合：则负极反应为与的加合：AlAl3e3e4OH4OHAlOAlO2 22H2H2 2O O4 4、正极反应由总反应减负极反应可得正极（、正极反应由总反应减负极反应可得正极（MgMg）：）： 6H6H2 2O+6eO+6e- - =3H =3H2 2 +6OH +6OH- -当H2SO4溶液为电解质时：因为Mg的活泼性大于Al，所以为Mg负极，Al为正极负极反应式：Mg2eM

10、g2+正极反应式：2H+2eH2二、燃料电池电极反应式的书写如：H2O2燃料电池乙醇氧气燃料电池电极：惰性电极（Pt、石墨、Au）。电解质溶液：酸性电解质溶液如：H2SO4溶液；碱性电解质溶液如：NaOH溶液；熔融氧化物如：Y2O3; 熔融碳酸盐如：K2CO3等。燃料包含：可然性气体H2；烃如：CH4；醇如C2H5OH等具体书写方法：第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O；甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O CO2+2NaOH=Na

11、2CO3+H2O 式+式得燃料电池总反应为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H+4e- =2H2O（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2+2H2O+4e-=4OH- （3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式： O2+4e- =2O2-（4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式： O2+2CO2+4e2CO32-。第三步：根据电池总反应式和正

12、极反应 式写出电池的负极反应式电池负极反应式 =电池的总反应式-电池正 极反应式注意： 总反应式和正极反应式转移电子相等时才能直接相减，否则，要先配平，再相减。1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 Aa电极是负极 Bb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不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置( B )2科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为： AH22OH2H2O2eBO24H4e2H2OCH

13、22e2HDO22H2O4e4OH( C )3一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-BO2(g)+4H(aq)+4e=2H2O(l)CCH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H(aq)+6eDO2(g)+2H2O(1)+4e=4OH( C )4、以甲烷和氧气组成的燃料电池，以KOH为电解质，负极反应式：；正极反应式：；总反应式：；以H2SO4溶液为电解质：负极反应式：；正极反应式：；总反应式：；CH4+10OH+8e=CO32+7H2OO2 +2

14、H2O+4e=4OHCH4 + 2KOH + 2O2 = K2CO3 + 3H2OCH48e+H2O=CO2 +HO2 +H+4e=H2OCH4 + 2O2 = CO + H2O解析： 甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以： 总反应为：CH4 + 2KOH + 2O2 = K2CO3 + 3H2O。 正极的电极反应式为：O2 +2H2O+4e=4OH。负极反应式=总反应式-正极反应式（得失电子相等） 所以负极的电极反应式：CH4+10OH+8e= CO32+7H2O以H2SO4溶液为电解质：总反应为：CH4 + 2O2 = CO +

15、 H2O正极的电极反应式为：O2 +H+4e=H2O。负极反应式=总反应式-正极反应式（得失电子相等）负极发生的反应：CH48e+H2O=CO2 +H正极正极:NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-5、已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiOFe+NiO2 2+2H+2H2 2O = Fe(OH)O = Fe(OH)2 2+Ni(OH)+Ni(OH)2 2 试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。 放电放电负极负极:Fe-2e-+2OH-= Fe(OH)2 6、写出甲烷燃料电池在固体电解质（高温下能传导O2-）下的电极反应式答案：正极反应：O2+4e-=2O2- 负极反应：CH4+4O2-8e-=CO2+2H2O 写出甲烷燃料电池在熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下的电极反应式正极反应式：O2+2CO2+4e2CO32- 负极反应式：CH4+4CO32-8e= 5CO2+2H2O 小 结一、简单原电池电极反应式的书写1.列物质 标得失2.看环境