浙江专用2017-2018学年高中化学专题化学反应与能量变化1.2.1原电池的工作原理化学电源课件.pptx

1、第一课时原电池的工作原理化学电源,一、原电池的基本概念 1.构成条件 (1)具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属和非金属)。 (2)与电解质溶液接触。 (3)有导线相连组成闭合回路,或具备将化学能转化成电能的条件。 1.原电池的负极一定会与电解质发生化学反应吗?两电极间一定通过导线相连吗? 提示都不一定。在原电池中,电极可能与电解质反应,也可能不与电解质反应。闭合回路的形成也有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极接触。,2.电极名称及电极反应 负极:较活泼金属,电子流出的极,发生氧化反应。 正极:不活泼金属(或非金属,导体),电子流入的极,发生还原反应。 3.工作原理 负

2、极发生氧化反应,电子由负极通过导线流入正极,溶液中氧化性较强的阳离子在正极上得到电子被还原。,2.有人认为盐桥是让两池中离子顺利迁移的桥梁,你认为这句话正确吗? 提示不正确,原电池工作时,两池中的离子不会通过盐桥迁移到另一池中,盐桥中的离子通过在盐桥中的定向移动来保持电解质溶液的电中性。,二、二次电池银锌电池、铅蓄电池、燃料电池 二次电池指可充电电池,该类电池既可放电也可充电,具有双重功能,它在放电时利用自发进行的氧化还原反应,在充电时又可逆向进行,使生成物恢复原状,如此充电放电可循环进行,至一定周期后终止。,2.铅蓄电池 铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖

3、PbO2,负极板上覆盖Pb,电解质是硫酸。,铅蓄电池的充电反应是上述反应的逆反应。,3.蓄电池充电时,蓄电池负极应与外电源哪一极相连? 提示负极。,3.燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般化学电池不同,一般化学电池的活性物质储存在电池内部,故而限制了电池的容量,而燃料电池的电极本身不含活性物质,只是一个催化转化元件。它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。 燃料电池种类很多,其中一种燃料电池是以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂作电极板,使用H2SO4溶液或KOH溶液作电解质。,

4、氢氧燃料电池在不同电解质溶液中比较:,4.燃料电池常用金属铂作电极,电极出气口常做成多孔球状,这是为什么? 提示增大气体与电解质溶液的接触面积,增大反应速率。,知识点1,知识点2,知识点3,电极反应式的书写 【例题1】 (2016年9月浙江宁波十校联考)如图是镁-空气燃料电池工作原理示意图,电池总反应为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是() A.a极为负极,发生还原反应 B.b极上电极反应式:O2+2H2O+4e-4OH- C.工作时电子由b极经外电路流向a极 D.该装置实现了电能转化成化学能,解析根据电池总反应,通入空气的b极为正极,电极反应式为O2+2H

5、2O+4e- 4OH-,则a极为负极,发生氧化反应,A项错误,B项正确;电子由负极(a极)经外电路流向正极(b极),C项错误;该装置为原电池装置,实现了化学能转化为电能,D项错误。 答案B,知识点1,知识点2,知识点3,(1)书写电极反应方程式时,酸性条件下用H+和H2O配平,碱性条件下可用OH-和H2O来配平。(2)书写反应式时,无论是总反应式还是电极反应式,都要满足电子转移守恒、电荷守恒、质量守恒。另外,还要考虑电极反应中的离子是否与电解质溶液中的离子反应。,知识点1,知识点2,知识点3,【针对训练1】 (2016年4月浙江选考)Mg-H2O2电池是一种化学电源,以Mg和石墨为电极,海水为

6、电解质溶液,示意图如图。下列说法不正确的是() A.石墨电极是该电池的正极 B.石墨电极上发生还原反应 C.Mg电极的电极反应式:Mg-2e- Mg2+ D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极 解析Mg电极为负极,失电子,被氧化,电极反应式为Mg-2e- Mg2+,石墨电极为正极,其上发生还原反应,电解质溶液中靠离子的定向移动导电,而非电子。 答案D,知识点1,知识点2,知识点3,原电池的设计 【例题2】 某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了一系列实验,实验结果如下:,知识点1,知识点2,知识点3,试根据上表中的实验现象回答

7、下列问题: (1)实验1、2中Al所作的电极是否相同? (2)写出实验3中的电极反应式和电池总反应式。 (3)实验4中Al作正极还是作负极,为什么?写出Al电极的电极反应式。 (4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。 (5)根据实验结果总结:在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响? 解析一般情况下,较活泼的金属作原电池的负极,根据实验1、2的结果,自然得出1中Al作正极,2中Al作负极;但在NaOH溶液中Al比Mg活泼,作负极;在浓硝酸中由于Al发生钝化,Zn作负极。,知识点1,知识点2,知识点3,(1)能设计为原电池的必须是自发进行的氧化还原反应。(2)若两个半反应分别在两个

8、烧杯中进行,则负极中电解质溶液应与电极材料的阳离子相同。例如,在锌、铜和稀硫酸构成的原电池中,锌极宜置于ZnSO4、ZnCl2、Zn(NO3)2等的溶液中;正极材料置于稀硫酸溶液中。(3)形成闭合回路。,知识点1,知识点2,知识点3,【针对训练2-1】 下列各个装置中能组成原电池的是 () 解析从组成原电池的条件来看,A中为活泼性相同的两个电极,C中为酒精溶液,不是电解质,D中未组成闭合回路。符合条件的只有B项。 答案B,知识点1,知识点2,知识点3,【针对训练2-2】 下列反应可用于设计原电池的是() 解析氧化还原反应才能用于设计原电池。 答案B,知识点1,知识点2,知识点3,有盐桥的原电池工作原理 【例题3】 铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是() C.电池工作时,左池中Zn2+经过盐桥迁移到右池 D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液,知识点1,知识点2,知识点3,答案B 盐桥的优点就是原电池中氧化剂和还原剂近乎隔离,并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。,知识点1,知识点2,知识点3,【针对训练3】 铜锌原电池的装置如图所示,关于盐桥的叙述,下列错误的是(