【化学】原电池（教学课件） 高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第1讲

原电池新人教版化学选择性必修一第四章化学反应与电能第一节原电池复习导入1.定义把化学能转化成电能的装置，称为原电池2.构成条件①具有两个能导电的电极②具有电解质溶液或熔融电解质④能自发进行氧化还原反应一般为两种活动性不同的金属或金属与能导电的非金属（石墨等）③电极间形成闭合回路用导线连接两极与电解质溶液共同形成闭合回路，也可以让两个电极直接接触一般负极与电解质溶液发生氧化还原反应原电池即原电池的总反应复习导入3.粒子移动方向外电路：内电路：阳离子→正极阴离子→

负极

负极→正极正极→负极电子e-：电流I：负极正极“电子不下水，离子不上岸”

模块一原电池的原理实验4-1实验4-1双液

-盐桥原电池的优点

使原电池中的氧化反应和还原反应近乎完全隔离,在不同区域之间实现了电子的定向移动,使原电池能持续、稳定地产生电流并有利于最大限度地将化学能转化为电能。一、原电池的原理1.双液-盐桥原电池

盐桥装有饱和的KCl等溶液和琼脂制成的琼胶琼胶的作用是防止管中溶液流出K+和Cl-能在琼胶内自由移动离子只出不进一、原电池的原理1.双液-盐桥原电池

盐桥的作用沟通内电路，形成闭合回路平衡电荷，使溶液保持电中性避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液AZn2+e-e-Cu2+Cl-K+盐桥一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。半电池又叫电极锌半电池铜半电池一、原电池的原理2.原电池原理的应用

根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应根据原电池原理设计原电池还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物还原剂－ne－===氧化产物氧化剂＋ne－===还原产物确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。一、原电池的原理2.原电池原理的应用

根据原电池原理设计原电池(4)画出原电池装置图。画原电池装置图时注意电极材料和导线的粗细差异，电解质溶液也要画出，并进行相应标注。(1)根据总反应分析化合价变化，找出氧化反应和还原反应。(2)根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应确定原电池的正、负极。(3)结合正、负极和电极反应确定电极材料和电解质溶液等，完成原电池装置的设计。一、原电池的原理2.原电池原理的应用

如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。加快氧化还原反应速率一、原电池的原理2.原电池原理的应用

如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。比较金属活动性的强弱特例：Mg/Al/NaOH溶液形成的原电池中Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg>Al。特例：Cu/Fe/浓硝酸形成的原电池中Cu作负极，Fe作正极，但金属活动性：Fe>Cu。一、原电池的原理2.原电池原理的应用

如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。用于金属的防护

模块二化学电源二、化学电源1.化学电源

将化学能变成电能的装置广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。优点能量转换效率高，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和电池组，使用方便易维护，可在各种环境下工作。二、化学电源2.电池优劣的判断标准

比能量比功率电池的可储存时间的长短［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少[单位：（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.除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更易满足使用者需求。二、化学电源3.化学电源的分类

放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）一次电池一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。二、化学电源3.化学电源的分类

一次电池正极负极电解质溶液e-+-逐渐消耗不断被还原电池电压逐渐降低，最后失效锌锰干电池构造原理锌锰干电池二、化学电源3.化学电源的分类

一次电池锌锰干电池负极：Zn—2e—===Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e—=2MnOOH+2NH3↑总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+2MnOOH容易漏液（锌外壳变薄；糊状NH4Cl显酸性）锌锰干电池的缺点:二、化学电源3.化学电源的分类

一次电池碱性锌锰干电池湿的氢氧化钾NH4Cl糊状电解液负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)二、化学电源3.化学电源的分类

一次电池银锌电池正极:Ag2O;负极：Zn;电解质:

KOH溶液Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2负极:正极:总反应式:二、化学电源

充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。汽车用铅酸蓄电池镍氢电池3.化学电源的分类

二次电池二、化学电源正极：PbO2

负极：Pb

电解质溶液：稀硫酸总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电负极：Pb+SO42-－2e-==PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O3.化学电源的分类

二次电池铅酸蓄电池二、化学电源3.化学电源的分类

二次电池锂电池总反应：正极：

负极：

LixCy+Li1-xCoO2LiCoO2＋Cy放电充电负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6)正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)电解液：锂导电有机电解液LixCy－xe－＝xLi++CyLi1-xCoO2+xLi+

+xe-＝LiCoO2二、化学电源3.化学电源的分类

燃料电池将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂(如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。

反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。二、化学电源3.化学电源的分类

燃料电池氢氧燃料电池酸性电解质碱性电解质负极反应2H2－4e—＝

4H+2H2＋4OH—－4e—＝4H2O正极反应O2

＋4H+

＋4e—＝2H2OO2＋2H2O＋4e—

＝

4OH—总反应2H2+O2

＝2H2O二、化学电源正极：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O总反应：CH4＋2O2＝CO2＋2H2OO2CH4负极正极

酸性电解质下反应式：负极：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+3.化学电源的分类

燃料电池甲烷燃料电池二、化学电源O2CH4负极正极3.化学电源的分类

燃料电池甲烷燃料电池正极：2O2＋4H2O＋8e—＝8OH—总反应：CH4＋2O2＋2OH—＝CO32-＋3H2O

碱性电解质下反应式：负极：CH4＋10OH—－8e—＝CO32-＋7H2O二、化学电源微提醒燃料电池书写步骤①析价态，定正负

②列物质

③标得失

④看环境，配守恒补项原则：酸性介质（缺H补H+，缺O补H2O）；

碱性介质（缺H补H2O，缺O补OH-）；

熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸盐使用CO32-。二、化学电源1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。2.电极不参与反应，一般正负电极都为Pt

。3.输入燃料的一极为负极，输入O2的一极为正极。4.电解质酸碱性不同，电极反应不同。微提醒课堂检测答案D1.控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。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，反应达到平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，则乙中的石墨电极为负极课堂检测2.把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电