化学能转化为电能——原电池

1、第三节 化学能转化为电能原电池,一、原电池,1.概念：把化学能转变为电能的装置叫 原电池,2.构成原电池的条件,3.原电池的工作原理(以Zn|H2SO4 |Cu原理池为例) ：,原电池反应: 2H+ + Zn = H2 + Zn2+,结论工作原理:将化学能转变为电能. 在负极发生氧化反应,正极发生还原反应;在外电路,电子由负极流向正极;在内电路,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动.,1.原电池的正负极判断方法. 利用原电池总反应判断: 负极:还原剂作负极或在负极反应,失电子,发生氧化反应的一极,电子流出的一极. 正极:氧化剂作正极或在正极反应.得电子,发生还原反应的一极,电子流入的一极. 利用

2、电流方向判断:电流由正极流向负极 根据离子定向移动判断:阳离子移向正极,阴离子移向负极. 根据电极材料判断:一般是活泼的金属作负极,不活泼的金属或能导电非金属作正极. 根据实验现象判断:能溶解的一极为负极,有气体析出或金属单质析出的一极为正极(活泼金属作负极,酸或不活泼的金属盐溶液作电解质溶液),二、常见问题,2.电极反应式的书写,原电池反应,电极反应式：,负极：还原剂-ne-=氧化产物,正极：氧化剂+ne-=还原产物,原电池反应式=正极反应式+负极反应式,例2. 右图为Mg与Al与X溶液组成的一原电池。 试按要求回答问题。 X为硫酸时，原电池总反应式(离子方程式) _ 负极为_,电极反应式为

3、:_, 正极为_,电极反应式为_,Mg+2H+=H2+Mg2+,Mg,Mg-2e-=Mg2+,2H+2e-=H2,Al,氧化剂 + 还原剂 = 还原产物 + 氧化产物,2Al+8OH- -6e- =2Al(OH) 4_,2Al+2OH-+2H2O=2Al(OH) 4_ +3H2,6H2O+6e- =3H2+6OH-,当X为NaOH时，原电池反应的离子方程式： _ _为负极,电极反应式:_ _为正极,电极反应式:_,Mg,Al,当X溶液改为浓硝酸,Mg改为Cu，原电池反应的离子方程式： _ _为负极,电极反应式:_ _为正极,电极反应式:_,Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2O,C

4、u,Cu-2e-=Cu2+,Al,4H+2NO3-+2e- =2NO2+2H2O,3.原电池的设计,例1. 利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,负极（Zn）： Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）,能产生持续、稳定电流的原电池装置,1盐桥的作用是什么？,提示：盐桥的作用：避免负极失去的电子不经外电路直接转移给溶液中得电子的微粒，降低发电效率；维持电解质溶液中的电荷平衡；构成闭合回路,二、化学电源,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,

5、（各类电池）,1.干电池（普通锌锰电池）,电极反应方程式：,负极：,正极：,Zn 2e- = Zn2+,2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O,反应总的方程式,2MnO2+2NH4+ Zn=Mn2O3+2NH3+H2O+Zn2+,碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵 做电解质，结构如图138所示，,其电极反应为：,锌锰碱性电池：,锌锰碱性电池是一种新型的干电池。负极材料由锌片改为锌粉，正极材料为MnO2 ,还原产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：该电池有何优点？,优点: 工作电动势稳定,电池的容量和放电时间增加了几倍,锂电池,2、

6、铅蓄电池,Pb + PbO2 + 2H2SO4 = PbSO4 + 2H2O,负极材料： 正极材料： 电解质：,Pb,PbO2,H2SO4,不溶于水的白色沉淀,电池反应方程式：,放电是原电池原理； 充电是电解原理,铅蓄电池：放电是原电池原理； 充电是电解原理,3、新型燃料电池,原理相同： 工作时发生的仍然是氧化还原反应 特点： 工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。 燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。,燃料电池,氢氧燃料电池,电池反应为：,燃料电池优点:,能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点,在碱性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：,在酸性条件下，氢氧燃料电池中的电极反应：,总反应