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 电 极 :活 泼 性 不 同 的 两 种 金 属 (或 金 属 与 非 金 属 )作 电 极 ,较 活 泼 的 金 属 作 负 极 . 电 解 质 溶 液 形 成 闭 合 回 路 .(4)自 发 进 行 的 氧 化 还 原 反 应 发 生 ( H0) 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+2e- 负 极正 极 e- e- e- 现 象 :锌 片 逐 渐溶 解 ;铜 片 上 有大 量 气 泡 产 物生2H+2e- =H2Zn-2e=Zn2+氧 化 反 应 还 原 反 应Zn(负 ) Cu(正 )外 电 路 稀 硫 酸SO42- H+ 内 电 路结 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 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 Mg AlA X溶 液 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 :_,正 极 为 _,电 极 反 应 式 为 _Mg+2H+=H2+Mg2+Mg Mg-2e-=Mg2+2H+2e-=H2Al 氧 化 剂 + 还 原 剂 = 还 原 产 物 + 氧 化 产 物+ - ne- 2Al+8OH- -6e- =2Al(OH) 4_ 2Al+2OH-+2H2O=2Al(OH) 4_ +3H26H2O+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 :_MgAl 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+2H2OCu 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 。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶 液负 极 （ Zn） ： Zn-2e -=Zn2+（ 氧 化 反 应 ）正 极 （ Pt或 C） ： 2Fe3+2e-=2Fe2+（ 还 原 反 应 ）盐 桥Zn C ZnCl2溶 液 FeCl3溶 液 G 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（ 各 类 电 池 ） 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K OH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、 铅 蓄 电 池Pb + PbO2 + 2H2SO4 = PbSO4 + 2H2O负 极 材 料 ：正 极 材 料 ：电 解 质 ： PbPbO2H2SO4 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 放 电 时 ， 为 原 电 池 负 极 ： Pb 2e - SO42- PbSO4正 极 ： PbO2 SO42- 4 H+ 2e- PbSO4 2 H2O 电 池 反 应 ： Pb PbO2 2H2SO4 = 2PbSO4 2 H2O 充 电 时 ， 为 电 解 池阳 极 ： PbSO 4 2e - 2 H2O PbO2 SO42- 4 H+ 阴 极 ： PbSO4 + 2e - Pb SO42-总 式 ： PbSO4 2 H2O = Pb PbO2 H2SO4 同时将电极产物不断排出电池。 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 ：总 反 应 ： 氢 氧 燃 料 电 池电 池 反 应 为 ： 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 ： 甲 烷 燃 料 电 池思 ： 试 写 甲 醇 燃 料 电 池 正 负 极 反 应 式 ？+2CO 32-