資源簡介

(共34張PPT)
第1講 原電池
新人教版 化學(xué) 選擇性必修一
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第一節(jié) 電解池
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
1.定義
把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，稱為原電池
2.構(gòu)成條件
①具有兩個(gè)能導(dǎo)電的電極
②具有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
④能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)
一般為兩種活動(dòng)性不同的金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬（石墨等）
③電極間形成閉合回路
用導(dǎo)線連接兩極與電解質(zhì)溶液共同形成閉合回路，
也可以讓兩個(gè)電極直接接觸
一般負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)
原電池
即原電池的總反應(yīng)
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
3.粒子移動(dòng)方向
外電路：
內(nèi)電路：
陽離子 → 正極
陰離子 → 負(fù)極
負(fù)極 → 正極
正極→ 負(fù)極
電子e-：
電流I：
負(fù)極
正極
“電子不下水，離子不上岸”
模塊一 原電池的原理
實(shí)驗(yàn)4-1
實(shí)驗(yàn)4-1
雙液 - 鹽橋原電池的優(yōu)點(diǎn)
使原電池中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)近乎完全隔離,在不同區(qū)域之間實(shí)現(xiàn)了電子的定向移動(dòng),使原電池能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流并有利于最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
一、原電池的原理
1.雙液-鹽橋原電池
鹽橋
裝有飽和的KCl等溶液和瓊脂制成的瓊膠
瓊膠的作用是防止管中溶液流出
K+和Cl-能在瓊膠內(nèi)自由移動(dòng)
離子只出不進(jìn)
一、原電池的原理
1.雙液-鹽橋原電池
鹽橋的作用
溝通內(nèi)電路，形成閉合回路
平衡電荷，使溶液保持電中性
避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，放電更持久。
Zn Cu
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
A
Zn2+
e-
e-
Cu2+
Cl-
K+
鹽橋
一個(gè)原電池由兩個(gè)半電池組成，一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)，一個(gè)發(fā)生還原反應(yīng)，兩個(gè)半電池用鹽橋連接。半電池又叫電極
鋅半電池
銅半電池
一、原電池的原理
2.原電池原理的應(yīng)用
根據(jù)構(gòu)成原電池的條件來設(shè)計(jì)原電池，先由電池反應(yīng)寫出電極反應(yīng)
根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)原電池
還原劑＋氧化劑===氧化產(chǎn)物＋還原產(chǎn)物
還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物
氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物
確定電極材料，再確定電解質(zhì)溶液，最后形成閉合回路，構(gòu)成原電池。
一、原電池的原理
2.原電池原理的應(yīng)用
根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)原電池
(4)畫出原電池裝置圖。畫原電池裝置圖時(shí)注意電極材料和導(dǎo)線的粗細(xì)差異，電解質(zhì)溶液也要畫出，并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)注。
(1)根據(jù)總反應(yīng)分析化合價(jià)變化，找出氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。
(2)根據(jù)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)確定原電池的正、負(fù)極。
(3)結(jié)合正、負(fù)極和電極反應(yīng)確定電極材料和電解質(zhì)溶液等，完成原電池裝置的設(shè)計(jì)。
一、原電池的原理
2.原電池原理的應(yīng)用
如在Zn與稀硫酸的反應(yīng)體系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置換出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸構(gòu)成原電池，可以加快產(chǎn)生H2的速率。
加快氧化還原反應(yīng)速率
一、原電池的原理
2.原電池原理的應(yīng)用
如金屬a、b用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，若金屬b上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)原電池原理可判斷b為正極，金屬活動(dòng)性a>b。
比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱
特例：Mg/Al/NaOH溶液形成的原電池中
Al作負(fù)極，Mg作正極，但金屬活動(dòng)性：Mg>Al。
特例：Cu/Fe/濃硝酸形成的原電池中
Cu作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，但金屬活動(dòng)性：Fe> Cu。
一、原電池的原理
2.原電池原理的應(yīng)用
如要保護(hù)一個(gè)鐵閘門，可用導(dǎo)線將其與鋅塊相連，使鋅塊作原電池的負(fù)極，鐵閘門作正極。
用于金屬的防護(hù)
模塊二 化學(xué)電源
二、化學(xué)電源
1.化學(xué)電源
將化學(xué)能變成電能的裝置
廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、照相機(jī)、計(jì)算器、遙控器、汽車、衛(wèi)星等。
優(yōu)點(diǎn)
能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠
可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便
易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。
二、化學(xué)電源
2.電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)
比能量
比功率
電池的可儲(chǔ)存時(shí)間的長短
［單位：(w·h/kg)，(w·h/L)］
指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少
[單位：（W/kg，W/L)]
指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小.
除特殊情況外，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲(chǔ)存時(shí)間長的電池，更易滿足使用者需求。
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
放電之后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行）
一次電池
一次電池的電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動(dòng)，也叫做干電池。
常見一次電池有普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池、銀鋅電池等。
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
一次電池
正極
負(fù)極
電解質(zhì)溶液
e-
+
-
逐漸消耗
不斷被還原
電池電壓逐漸降低，最后失效
鋅錳干電池構(gòu)造原理
鋅錳干電池
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
一次電池
鋅錳干電池
負(fù)極：Zn—2e— === Zn2+
正極：2MnO2 +2NH4+ + 2e— = 2 MnOOH + 2NH3↑
總反應(yīng)：Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3↑ +2 MnOOH
容易漏液（鋅外殼變薄；糊狀NH4Cl顯酸性）
鋅錳干電池的缺點(diǎn):
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
一次電池
堿性鋅錳干電池
濕的氫氧化鉀
NH4Cl糊狀
電解液
負(fù)極： Zn + 2OH- - 2e- =Zn(OH)2
正極： 2MnO2+2H2O+2e- = 2MnO(OH) + 2OH-
總反應(yīng)： Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnO(OH)
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
一次電池
銀鋅電池
正極: Ag2O; 負(fù)極：Zn; 電解質(zhì): KOH溶液
Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
負(fù)極:
正極:
總反應(yīng)式:
二、化學(xué)電源
充電電池又稱二次電池，放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。
汽車用鉛酸蓄電池
鎳氫電池
3.化學(xué)電源的分類
二次電池
二、化學(xué)電源
正極： PbO2 負(fù)極：Pb
電解質(zhì)溶液：稀硫酸
總反應(yīng)： Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
負(fù)極：Pb + SO42- －2e- == PbSO4
正極：PbO2 +4H+ + SO42- +2e- == PbSO4 +2H2O
3.化學(xué)電源的分類
二次電池
鉛酸蓄電池
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
二次電池
鋰電池
總反應(yīng)：
正極：
負(fù)極：
LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy
放電
充電
負(fù)極材料：嵌鋰層狀石墨(LixC6 )
正極材料：鈷酸鋰(Li1-xCoO2)
電解液：鋰導(dǎo)電有機(jī)電解液
LixCy－xe－＝ xLi++Cy
Li1-xCoO2+xLi+ +xe-＝LiCoO2
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
燃料電池
將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑(如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，
具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。
燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上。
反應(yīng)物不儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，由外設(shè)設(shè)備提供燃料和氧化劑。
二、化學(xué)電源
3.化學(xué)電源的分類
燃料電池
氫氧燃料電池
酸性電解質(zhì) 堿性電解質(zhì)
負(fù)極反應(yīng) 2H2－4e—＝ 4H+ 2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
正極反應(yīng) O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
總反應(yīng) 2H2 + O2 ＝ 2H2O 二、化學(xué)電源
正極：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O
總反應(yīng)：CH4 ＋ 2O2 ＝CO2＋2H2O
O2
CH4
負(fù)極
正極
酸性電解質(zhì)下反應(yīng)式：
負(fù)極：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+
3.化學(xué)電源的分類
燃料電池
甲烷燃料電池
二、化學(xué)電源
O2
CH4
負(fù)極
正極
3.化學(xué)電源的分類
燃料電池
甲烷燃料電池
正極：2O2＋4H2O＋8e—＝8OH—
總反應(yīng)：CH4 ＋ 2O2 ＋ 2OH—＝CO32- ＋3H2O
堿性電解質(zhì)下反應(yīng)式：
負(fù)極：CH4＋10 OH—－8e—＝CO32-＋7H2O
二、化學(xué)電源
微提醒
燃料電池書寫步驟
①析價(jià)態(tài)，定正負(fù) ②列物質(zhì) ③標(biāo)得失 ④看環(huán)境，配守恒
補(bǔ)項(xiàng)原則：酸性介質(zhì)（缺H補(bǔ)H+，缺O(jiān)補(bǔ)H2O）；
堿性介質(zhì)（缺H補(bǔ)H2O，缺O(jiān)補(bǔ)OH-）；
熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸鹽使用CO32-。
二、化學(xué)電源
1.燃料電池不燃燒，不寫“點(diǎn)燃”條件。
2.電極不參與反應(yīng)，一般 正負(fù)電極 都為 Pt 。
3.輸入燃料的一極為負(fù)極，輸入O2的一極為正極。
4.電解質(zhì)酸堿性不同，電極反應(yīng)不同。
微提醒
課堂檢測(cè)
答案　D
1.控制合適的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　)
A．反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原
C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，則乙中的石墨電極為負(fù)極
課堂檢測(cè)
2.把a(bǔ)、b、c、d四種金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，b極上產(chǎn)生大量氣泡，則四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?　　)
A．a(chǎn)>b>c>d
B．a(chǎn)>c>d>b
C．c>a>b>d
D．b>d>c>a
答案　B
課堂檢測(cè)
3.某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中，正確的是(　　)
A．電池工作時(shí)，鹽橋中的Cl－向負(fù)極移動(dòng)
B．負(fù)極反應(yīng)式：2H＋＋2e－= H2↑
C．工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變
D．Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
答案　A
謝謝欣賞

展開更多......

收起↑