資源簡介

(共31張PPT)
1.掌握原電池的概念、反應本質和構成以及工作原理。
2.掌握電極反應式、總反應式的書寫。
考綱要求
第20講　原電池　化學電源
原電池的工作原理
01
1.概念和反應本質
原電池是把化學能轉化為電能的裝置，其反應本質是 。
核心知識梳理
氧化還原反應
兩極 一液 成回路
2.構成條件：
前提：
自發的氧化還原反應
CuSO4溶液
負極
正極
失e-，沿導線傳遞，有電流產生
外電路
陰離子
陽離子
內電路
正正移
負負移
原 電 池工作 原 理
得，降，還原反應
Cu2++2e- =Cu
失，升，氧化反應
Zn-2e- =Zn2+
注意：電池內部即內電路是沒有電子流動的，只有陰陽離子的流動！
電子不下水，離子不上岸
3.工作原理
單液原電池
雙液原電池
鹽橋的組成和作用
①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。
②鹽橋的作用：a.連接內電路，形成閉合回路；
b.平衡電荷，使原電池不斷產生電流。
雙液原電池的優點：能產生持續、穩定的電流。
“帶隔膜電池”
隔離+互通
1.常見的隔膜
隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：
(1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H＋和其他陽離子通過，不允許陰離子通過。
(2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。
(3)質子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。
2.隔膜的作用
(1)能將兩極區隔離，阻止兩極區產生的物質接觸，防止發生化學反應。
(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
1.(2020·貴州省銅仁第一中學月考)已知反應Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)為一自發進行的氧化還原反應，將其設計成如圖所示原電池。下列說法中正確的是
A.銅電極是正極，其電極反應為Cu－2e－===Cu2＋
B.銀電極上發生還原反應，電極質量增加
C.當銅電極質量減少0.64 g時，電解質溶液
中有 0.02 mol電子通過
D.外電路中電子由銀電極流向銅電極
√
解題能力提升
有圖有真相，方程式一定看
找電極判反應，So easy!!!
2.(2015·天津理綜，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是
A.銅電極上發生氧化反應
B.電池工作一段時間后，甲池的c( SO42- )減小
C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加
D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，
保持溶液中電荷平衡
解題能力提升
√
【理解應用】
“異常”原電池原理的深度分析
(1)鋁銅濃硝酸電池
初期，活潑金屬鋁作負極被氧化，由于鋁表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反應繼續進行，使鋁鈍化，鈍化鋁作正極，銅被濃硝酸氧化，作負極，電極反應：
銅： ；
鈍化鋁： 。
Cu－2e－===Cu2＋
【理解應用】
“異常”原電池原理的深度分析
(2)鎂鋁燒堿溶液電池
鎂不溶于燒堿，鋁單質可溶于燒堿，鋁作負極，鎂作正極，電極反應，
鋁： ；
鎂： 。
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
原電池的正極和負極與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關，不要形成活潑電極一定作負極的思維定勢，一般要求負極與電解質溶液能發生反應（燃料電池除外）。
特別提醒
新型電池電極反應式、總反應式的書寫
02
（2）燃料電池常用的電解質
①酸性電解質溶液，如H2SO4溶液；
②堿性電解質溶液，如NaOH溶液；
③熔融氧化物；
④熔融碳酸鹽，如K2CO3；
1.　燃料電池電極反應式書寫
（1）燃料電池常用的燃料：
H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、醇(如CH3OH)、肼(N2H4)等。
高溫（無水） 離子
【題型模板】
1.　燃料電池電極反應式書寫
總式
O2 O2-
1.　燃料電池電極反應式書寫
(以CH4燃料電池為例，體會不同介質對電極反應的影響)
酸性電解質（H+） 堿性電解質（OH－）
總反應
正極
負極
O2＋4e－＋4H＋=2H2O
CH4－8e－＋2H2O=CO2↑＋8H＋
CH4＋2O2=CO2＋2H2O
CH4＋2O2+2OH－=CO32－＋2H2O
O2+4e－＋2H2O=4OH－
CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O
先寫總反應——正極O2看環境——總式減掉正極得負極
1.　燃料電池電極反應式書寫
(以CH4燃料電池為例，體會不同介質對電極反應的影響)
熔融金屬氧化物(O2-) 熔融碳酸鹽(CO32-)
總反應
正極
負極
O2+4e－=2O2-
CH4－8e－＋4O2－=CO2↑＋2H2O
CH4＋2O2=CO2＋2H2O
O2＋4e－＋2CO2=2CO32－
CH4－8e－＋4CO32－ =
5CO2↑＋2H2O
CH4＋2O2=CO2＋2H2O
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3.某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質、以CH4為燃料時，該電池工作原理如圖。下列說法正確的是
A.a為CH4，b為CO2
B.CO32-向正極移動
C.此電池在常溫下也能工作
D.正極的電極反應式為O2+2CO2+4e-=2CO32-
√
解題能力提升
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√
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5.(2020·蘇州聯考)科學家設計出質子膜H2S燃料電池，實現了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質硫。質子膜H2S燃料電池的結構示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是
A.電極a為電池的負極
B.電極b上發生的電極反應：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.電路中每通過4 mol電子，在正極消耗44.8 L H2S
D.每17 g H2S參與反應，有1 mol H＋經質子膜進入正極區
√
【思維模型】
2.可充電電池電極反應式的書寫
（原電池）
（電解池）
一般先寫放電時的電極反應式，要遵守三個步驟：
第一，標出原電池總反應式電子轉移的方向和數目，找出參與 負極（失升氧）和正極（得降還）反應的物質
第二，寫出一個比較簡單的電極反應式
第三，總反應式減去寫出的電極反應式即為另一電極反應式。
2.可充電電池電極反應式的書寫
例：強堿性電解質3D-Zn-NiOOH二次電池：
Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O (l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)
2.可充電電池電極反應式的書寫
充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應為放電時的正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放電時的負極反應的逆過程。
例：強堿性電解質3D-Zn-NiOOH二次電池：
Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O (l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)
負極：Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==ZnO(s)+H2O(l)
正極：2NiOOH(s)+2H2O(l)+2e-==2Ni(OH)2(s)+2OH-(aq)
陰極：ZnO(s)+H2O(l)+2e-==Zn(s)+2OH-(aq)
陽極：2Ni(OH)2(s)+2OH-(aq)-2e-==2NiOOH(s)+2H2O(l)
6.鎳鎘(Ni－Cd)可充電電池在現代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：
Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關該電池的說法正確的是
A.充電時陽極反應：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
B.充電過程是化學能轉化為電能的過程
C.放電時負極附近溶液的堿性不變
D.放電時電解質溶液中的OH－向正極移動
√
解題能力提升
7.某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應為：
Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是
A.放電時，Li＋在電解質中由負極向正極遷移
B.放電時，負極的電極反應式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6
C.充電時，若轉移1 mol e－，石墨(C6)電極將增重7x g
D.充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2－xe－==Li1－xCoO2＋xLi＋
√
解析　放電時，負極反應為LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正極反應為Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正確；
充電時，陰極反應為xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，轉移1 mol e－時，石墨C6電極將增重 7 g，C項錯誤；充電時，陽極反應為放電時正極反應的逆反應：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D項正確。
課堂小結
判斷原電池正、負極的5種方法
課堂小結

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