《原电池的工作原理》PPT课件.ppt

Company Logo 专 题 1 化 学 反 应 与 能 量 变 化第 二 单 元 化 学 能 与 电 能 的 转 化原 电 池 的 工 作 原 理 Company Logo 判 断 下 列 装 置 能 否 构 成 原 电 池 ， 并 思 考 原 电 池 的 构 成 条 件 知 识 回 顾 Cu C CuZn Company Logo 形 成 原 电 池 的 条 件前 提 条 件 ： 有 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 、 放 热 反 应 （ 1） 有 两 种 活 泼 性 不 同 的 导 电 材 料 (不 同 的 金 属 或 金 属 与 非 金 属 导 体 ） 作 电 极（ 2） 两 个 电 极 必 须 插 入 电 解 质 溶 液 中（ 3） 两 极 相 连 形 成 闭 合 回 路 （ 用 导 线 连 接 或 电极 直 接 接 触 ）原 电 池 ： 把 化 学 能 转 变 为 电 能 的 装 置 Company LogoH2SO4 G e- e-Zn CuZn H2+ +H2- +Cu-Zn原 电 池 原 理 示 意 图1、 由 组 成 原 电 池 两 极 的 电 极 材 料 判 断 相 对 活 泼 的 是 负 极 ， 活 泼 性 较 弱 的 是正 极2、 根 据 原 电 池 里 电 解 质 溶 液 内 离 子 流动 方 向 判 断 . 在 原 电 池 的 电 解 质 溶 液 里 ， 阳 离 子 移向 的 极 为 正 极 。 3、 根 据 原 电 池 的 两 极 发 生 的 现 象 判 断 。 原 电 池 的 负 极 总 是 发 生 氧 化 反 应 ， 正极 发 生 还 原 反 应 . Company Logo v正 极 （ 铜 电 极 ） ： 2H+ + 2e- = H2 v负 极 （ 锌 电 极 ） ： Zn - 2e- = Zn2+电 池 反 应 ： Zn+ 2H+ = H2+ Zn2+（ 总 反 应 ） Company Logo Zn CuZn CuA B C DE F 下 列 哪 些 装 置 能 构 成 原 电 池 ？ 相 应 的 电 极 反 应 Company Logo 负 极 Zn： Zn 2e- Zn2+正 极 C： 2H +2e- H 2总 反 应 ： Zn+2H + Zn2+H 2负 极 u： u 2e- u2+正 极 C： 2Ag+2e- 2Ag总 反 应 ： Cu+2Ag+ Cu2+2Ag Company Logo 设 疑 若 F中 两 烧 杯 中 的 电 解 质 溶 液 用 能 使 阴 阳 离 子 移动 的 装 置 连 接 起 来 ， 能 否 形 成 原 电 池 ？Zn+ Cu 2+ Zn2+ + Cu Company LogoZn+ Cu2+ Zn2+ + Cu Company Logo 盐 桥 ： 在 U型 管 中 装 满 用 饱 和 KCl溶 液 和 琼 脂 作 成 的 冻 胶 。1、 盐 桥 的 作 用 ： 使 Cl-向 锌 盐 方 向 移动 ， K+向 铜 盐 方 向 移 动 ，使 Zn盐 和 Cu盐 溶 液 一 直保 持 电 中 性 ， 从 而 使 电子 不 断 从 Zn极 流 向 Cu极 。 Company Logo v正 极 （ 铜 电 极 ） ： Cu2+ + 2e- = Cu v负 极 （ 锌 电 极 ） ： Zn - 2e- = Zn2+电 池 反 应 ： Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（ 总 反 应 ）此 电 池 的 优 点 ： 能 产 生 持 续 、 稳 定 的 电 流 。 Company Logo 请 结 合 组 成 原 电 池 的 条 件 ， 将 氧 化 还 原 反 应 ：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设 计 成 一 个 原 电 池 。1、 电 解 溶 液 ： 。2、 电 极 材 料 ： 正 极 ， 负 极 。3、 电 极 反 应 式 ： 正 极 : 。 负 极 : 。 Fe C CuSO4溶 液FeCCu2+2e- CuFe 2e - Fe2+ Company Logo 1、 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 写 出 电 极 反 应 式 .2H +2e- H 2负 极 ：总 反 应 ：正 极 ： Zn 2e- Zn2+Zn+2H + Zn2+H 2 ( )随 堂 检 测 Company Logo 正 极 ：负 极 ：总 反 应 ： Fe 2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+ Fe2+CuFe+CuSO4 Cu+FeSO4负 极 ： Zn 2e- Zn2+正 极 ： Cu2+2e- Cu总 反 应 ： Zn+Cu2+ Zn2+Cu或 Zn+CuSO 4 ZnSO4+Cu Company Logo 2、 一 个 原 电 池 的 总 反 应 的 离 子 方 程 式 是 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu， 该 反 应 的 原 电 池 的 组 成 正 确 的 是 A B C D正 极 Zn Ag Cu Cu负 极 Cu Cu Zn Zn电 解 质 溶 液 CuCl 2 H2SO4 CuSO4 FeCl2 Company Logo 3、 已 知 氧 化 还 原 反 应 Cu 2FeCl3 = 2FeCl2 CuCl2，利 用 这 一 反 应 设 计 一 个 原 电 池 ， 画 出 示 意 图 ，标 出 电 极 材 料 ， 电 解 质 溶 液 ， 写 出 电 极 反 应 式 。CuCl 2 FeCl3ACu C 正 极 ：负 极 ：总 反 应 ： Cu 2e - Cu2+2Fe3+2e- 2Fe2+2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+ Company Logo 负 极 ： Fe 2e- = Fe2+正 极 ： 2H + + 2e- = H 2总 ： Fe + 2H + = Fe2+ + H 2 稀 硫 酸Fe Cu 稀 硫 酸Fe CuNaCl溶 液 负 极 ： Fe 2e- = Fe2+正 极 ： 2H 2O + O2 + 4e- = 4OH -总 ： 2Fe + 2H 2O + O2 = 2Fe(OH )2 不 同 的 介 质 不 同 的 电 极 反 应 Company Logo 负 极 ： Al+ 4OH 3e- =Al O2 +2H 2O 正 极 ： 2H 2O + 2 e- = H 2+ 2OH 总 ： 2Al+ 2OH +2H 2O =2Al O2 + 3H 2 稀 硫 酸 负 极 ： Mg 2e- = Mg2+ + 2H 2O 正 极 ： 2H + + 2e- = H 2总 ： Mg +2H + = Mg 2+ + H 2 Company Logo 负 极 ： Cu 2e- = Cu 2+ 正 极 ： 2H + +NO3 + e- = NO2 + H 2O总 ： Cu + 4H + +2NO3 = 2NO2 + Cu 2+ + 2H 2O稀 H2SO4 负 极 ： Al 3e- =Al 3+ + 2H 2O 正 极 ： 2H + + 2e- = H 2总 ： 2Al + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 Company Logo 下 列 关 于 下 图 所 示 原 电 池 的 说 法 正 确 的 是A 铝 片 为 正 极B 正 极 上 有 H2产 生C Al是 电 池 的 负 极 ， 开 始 工 作 时 溶 液 中 会 立 即 有 白 色 沉 淀 析 出D 当 转 移 0.04 mol e- 时 ， 产 生 0.01 mol O2 Cu Company Logo 锂 电 池 干 电 池纽 扣 电 池各 类 电 池蓄 电 池 Company Logo 银 锌 纽 扣 电 池是 用 不 锈 钢 制 成 的 小 圆 盒 ， 形 似 纽 扣 ， 故 称 纽 扣 电池 。 两 极 分 别 为 氧 化 银 和 锌 ， 电 解 质 为 KOH溶 液 ，发 生 氧 化 还 原 反 应 后 生 成 银 和 氧 化 锌 。锌 是 极 ， 发 生 反 应 ；氧 化 银 是 极 ， 发 生 反 应 。总 反 应 为 ： Zn+Ag2O= ZnO+2Ag负 极 （ 锌 ） ： 正 极 （ 氧 化 银 ） ：负 氧 化正 还 原1、 干 电 池 -一 次 电 池Zn+2OH-2e-=ZnO+H2OAg 2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- Company Logo负 极 （ 锌 筒 ） ： Zn-2e-=Zn2+ 正 极 （ 石 墨 ） ： 2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 普 通 锌 锰 干 电 池总 反 应 ： Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O Company Logo 碱 性 锌 锰 干 电 池 （ 用 KOH代 替NH4Cl能 提 高 性 能 ， 延 长 寿 命 ）负 极 （ 锌 筒 ） ：正 极 （ 石 墨 ） ：总 反 应 ： Zn+ 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOHZn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- Company Logo 氢 氧 燃 料 电 池 的 工 作 原 理酸 性 条 件 ： 负 极 （ H 2） ： 2H2 -4e = 4H+碱 性 或 中 性 条 件 ： 负 极 （ H 2） ： 2H2 + 4OH - 4e = 4H2O正 极 （ O2） ： O2 + 2H2O + 4e = 4OH 总 反 应 ： 2H2 O2 2H2O总 反 应 ： 2H 2 O2 2H2O 2、 燃 料 电 池 氢 氧 燃 料 电 池 结 构正 极 （ O2） ： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O Company Logo 【 拓 展 】一 种 新 型 燃 料 电 池 ， 它 是 以 两 根 金 属 铂 片 插 入K OH 溶 液 中 作 电 极 ， 又 在 两 极 上 分 别 通 入 甲 烷和 氧 气 。 电 极 反 应 为 ：负 极 ：正 极 ：电 池 总 反 应 ：2O2+ 4H 2O +8e-= 8OH -CH 4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H 2OCH 4+ 2O2 + 2K OH = K 2CO3 + 3 H 2O Company Logo 3、 充 电 电 池充 电 电 池 又 称 二 次 电 池 ， 它 在 放 电 时 所进 行 的 氧 化 还 原 反 应 ， 在 充 电 时 又 逆 向进 行 ， 使 生 成 物 恢 复 原 状 ， 如 此 充 放 电可 循 环 进 行 ， 至 一 定 周 期 后 终 止 。 汽 车 用 蓄 电 池 Company Logo 总 反 应 ： + 总 反 应 ： Company Logo 海 水 电 池1991年 ， 我 国 首 创 以 铝 -空 气 -海 水 为 能 源 的 新 型 电池 ， 用 作 航 海 标 志 灯 。 该 电 池 以 取 之 不 的 海 水 为 电解 质 ， 靠 空 气 中 的 氧 气 使 铝 不 断 氧 化 而 产 生 电 流 。这 种 海 水 电 池 的 能 量 比 “ 干 电 池 ” 高 20 50倍 。 电 极反 应 式 为 ：负 极 ：正 极 ：电 池 总 反 应 ：4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H 2O +12e-= 12 OH -4Al+3O 2+ 6H 2O = 4Al (OH )3 【 拓 展 】 Company Logo 镍 铬 电 池 特 点 ： 比 铅 蓄 电 池 耐 用 ， 可 密 封 反 复 使 用 。 NiO2（ S） +Cd（ S） +2H2O（ L）=Ni（ OH） 2（ S） +Cd（ OH） 2（ S）Ag 2O（ S） +Cd（ S） +H2O（ L）=2Ag（ S） +Cd（ OH） 2（ S） Company Logo 1、 电 极 材 料 及 原 料2、 电 解 质 溶 液3、 优 点4、 应 用 领 域锂 电 池 摩 托 罗 拉 6188/6288原 装 锂 电 池正 极 ： 金 属 氧 化 物 负 极 ： 锂使 用 寿 命 长 ， 质 量 轻 、 电 压 高 、 工 作 效 率 高 、寿 命 长 、 质 量 轻 、 体 积 小有 机 溶 剂电 脑 、 照 相 机 、 手 表 、 心 脏 起 博 器 索 尼 数 码 相机 锂 电 池 Company Logo 锂 电 池 是 一 代 新 型 高 能 电 池 ， 它 以 质 量 轻 、 能 量 高 而 受到 了 普 遍 重 视 ， 目 前 已 研 制 成 功 多 种 锂 电 池 ， 某 种 锂 电 池的 总 反 应 为 Li + MnO2=LiMnO2,下 列 说 法 正 确 的 是 （ ）A、 Li是 正 极 ， 电 极 反 应 为 Li e- = Li+B、 Li是 负 极 ， 电 极 反 应 为 Li e- = Li+C、 Li是 负 极 ， 电 极 反 应 为 MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是 负 极 ， 电 极 反 应 为 Li 2e- = Li2+ Company Logo 熔 融 盐 燃 料 电 池 具 有 高 的 发 电 效 率 ， 因 而 受 到 重 视 ，可 用 Li2CO3和 Na2CO3的 熔 融 盐 混 合 物 作 电 解 质 ， CO为 阳 极燃 气 ， 空 气 与 CO2的 混 合 气 体 为 阴 极 助 燃 气 ， 制 得 在 650下 工 作 的 燃 料 电 池 ， 完 成 有 关 的 电 池 反 应 式 ： 阳 极 反 应 式 ： 2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 阴 极 反 应 式 ： _ 总 电 池 反 应 式 ： _练 习 2CO+O2=2CO2O2+2CO2+4e-=2CO32- Company Logo 如 图 是 2004年 批 量 生 产 的 笔 记 本 电 脑 所 用 的 甲 醇 燃料 电 池 的 结 构 示 意 图 。 甲 醇 在 催 化 剂 作 用 下 提 供 质子 (H+)和 电 子 。 电 子 经 外 电 路 、 质 子 经 内 电 路 到 达 另一 极 与 氧 气 反 应 。 电 池 总 反 应 式 为 ： 2CH3OH 3O2 2CO2 4H2O。下 列 说 法 中 正 确 的 是A 左 边 的 电 极 为 电 池 的 负 极 ， a处 通 入 的 是 甲 醇B 右 边 的 电 极 为 电 池 的 负 极 ， b处 通 入 的 是 空 气C 电 池 负 极 的 反 应 式 为 ： CH 3OH + H2O 6e = CO2 + 6H+D 电 池 的 正 极 反 应 式 为 ： O2+2H2O+4e =4OH A、 C