原电池、化学电源

1、1、概念：原电池是、概念：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氧化还原例：例：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）反应；，下同）反应；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CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时

2、： 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还原还原一、原电池一、原电池 (1)(1)具有两个具有两个 不同的电极。不同的电极。 (2)(2)合适的合适的 溶液。溶液。 (3)(3)形成形成 回路回路( (外电路用导线相连或互相接触并将外电路用导线相连或互相接触并将两电极插入电解质溶液中两电极插入电解质溶液中) )。 (

3、4)(4)能自发地发生能自发地发生 反应。反应。活泼性活泼性电解质电解质闭合闭合氧化还原氧化还原2、构成原电池的条件、构成原电池的条件3.电池的正负极的判断方法电池的正负极的判断方法 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原反应的极发生还原反应的极

4、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：负极负极正极正极练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，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，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e- Zn2+2H+2e-

5、H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4 负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu CuSO4负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu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Cu2+2e- =Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应

6、：负极负极正极正极 Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路三、原电池的设计三、原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池。电池。设计原电池的基本思路：设计原电池的基本思路：根据电池反应式确定正、负极反应式。根据电池反应式确定正、负极反应式。根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。画出原电池装置示意图。画出原电池装置示意图。负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：

7、Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe22Fe3+ + Cu2 Fe2+ + Cu2+或或 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2例如：以例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。为依据，设计一个原电池。 C FeCl3 FeCl3CuCl2Cu练习：根据下式设计一个原电池：练习：根据下式设计一个原电池：Cu2Ag=Cu22Ag(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出原电池的装置简图。装置可采用烧杯和盐桥，画出原电池的装置简图。注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。注明原电池的正极、负极和外电路中电子的流向。(2)写出两个电极上的电极反应。写出两个电极上的电极反应。

8、(2)负极：负极：Cu2e=Cu2，正极：正极：2Ag2e=2Ag负极负极 2加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使溶液，能使 产生产生H2的速率加快。的速率加快。 3比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱四四 、原电池原理的应用：、原电池原理的应用：1设计化学电池设计化学电池 4用于金属的保护用于金属的保护 如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使如要保护一个铁闸。可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。锌作原电池的负极，铁闸作正极。一、化学电池一、化学电池将将 转化为转化为电能

9、电能的装置。的装置。1 1分类分类化学能化学能 2优点优点 具有具有 高，供能稳定可靠，使用方便，高，供能稳定可靠，使用方便，易于维护等优点。易于维护等优点。 3判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准 (1)比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的比能量：即单位质量和单位体积所能输出电能的多少，单位多少，单位“(Wh)/kg”或或“(Wh)/L”。 (2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位大小，单位“W/kg”或或“W/L”。 (3)电池电池 的长短。的长短。能量转化率能量转化率可储存时间可储存时间二、几种常见的化学电池二、几

10、种常见的化学电池1一次电池一次电池(1)碱性锌锰电池：碱性锌锰电池：构造：构造：组成：组成：正极：正极： ；负极：；负极： ；电解质：电解质： 。工作原理：工作原理：负极反应：负极反应： ；正极反应：正极反应： ；总反应：总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。MnO2ZnKOHZn2OH2e=Zn(OH)22MnO22e2H2O=2MnOOH2OH(2)银锌电池：银锌电池：构造：构造：组成：负极：组成：负极： ，正极：，正极： ，电解质：，电解质： 。 工作原理：工作原理：负极反应：负极反应： ；正极反应：正极反应： ；电池反应：电池反应： 。ZnAg2OKOHZnAg2

11、OH2O=Zn(OH)22AgZn2OH2e=Zn(OH)2Ag2O2eH2O=2Ag2OH2二次电池二次电池(以铅蓄电池为例以铅蓄电池为例)(1)构造：构造： (2)组成：正极：组成：正极： ；负极：；负极： ；电解；电解质：质： 。 (3)工作原理：工作原理： 铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分铅蓄电池是最常见的二次电池，其电极反应分为放电和充电两个过程。为放电和充电两个过程。PbO2H2SO4溶液溶液Pb铅蓄电池的充铅蓄电池的充、放电过程：放电过程： PbPbO22H2SO4放电放电充电充电2PbSO42H2O 放电过程的电极反应、总反应：放电过程的电极反应、总反应：负极：负极：

12、；正极：正极： ；总反应：总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电过程的电极反应、总反应：充电过程的电极反应、总反应：阴极：阴极： (还原反应还原反应)；阳极：阳极： (氧化反应氧化反应)；总反应：总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。3 3燃料电池燃料电池(1)(1)构造：构造： (以酸性氢氧燃料电池为例以酸性氢氧燃料电池为例)（2）工作原理）工作原理 以以H2、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧、烃、醇、肼作燃料在负极上失电子发生氧化反应，以空气或化反应，以空气或O2作氧化剂在正极上得到电子，连续作氧化剂在正极上得到电子，连续不断的把燃料和氧化剂中的

13、化学能转化为电能。不断的把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。 所用电极一般为惰性电极。所用电极一般为惰性电极。 所用电解质为酸所用电解质为酸(或碱或碱)、熔融氧化物、熔融氧化物(或熔融盐或熔融盐)等。等。氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4O

14、H-它是以两根金属铂片插入它是以两根金属铂片插入KOH溶液溶液中作电极，又在两中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：2O2+ 4H2O + 8e- = 8OH -CH4+ 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O甲烷新型燃料电池甲烷新型燃料电池方法指导方法指导 分析氧化还原反应：分析氧化还原反应：负极负极还原剂失去电子还原剂失去电子； 正极正极氧化剂得到电子。氧化剂得到电子。 要注意要注意介质介质影响：一般来说，影响：一般来

15、说，一极消耗介质的离子，一极消耗介质的离子， 另一极则生成介质的离子。另一极则生成介质的离子。 合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子，合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子， 即得到总的氧化还原方程式。即得到总的氧化还原方程式。 总之总之，总的氧化还原反应方程式减去一极电极反应式，总的氧化还原反应方程式减去一极电极反应式， 可得另一极电极反应式。可得另一极电极反应式。 电极反应式书写技巧：电极反应式书写技巧：1、银锌电池、银锌电池（电解质为（电解质为KOH）负极：负极：Zn + 2OH- 2e- = Zn(OH)22、海水电池、海水电池（电解质溶液为海水）（电解质溶液

16、为海水）正极：正极：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH-正极：正极：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-总反应：总反应：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag总反应：总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3负极：负极：4Al - 12e- = 4Al3+，练练习习3、C2H6燃料电池、电解质为燃料电池、电解质为KOH溶液溶液负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4、CH3OH燃料电池、电解质为燃料电池、电解质为KOH溶液溶液负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：7O2+ 14H2O +28e-=28OH -2C2H6+ 36OH -28e-= 4CO32- + 24H2O2C2H6+