原电池和化学电源省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 原电池,A,1/34,一、原电池,1、定义：,将化学能直接转变成电能装置。,4、原电池原理：,2、原电池反应本质是:,氧化还原反应,3、原电池组成条件,能自发进行（放热）氧化还原反应,两个电极和电解质溶液,形成闭合回路,2/34,负极,正极,还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应,氧化剂(H,+,)在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去电子从锌极流出,流入铜极,经,外电路,SO,4,2-,H,+,内电路,3/34,判断以下哪些装置组成了原电池？,盐桥中通常装,有含琼胶,KCl饱和溶液,4/34,盐桥作用：,维持溶液电中性,形成闭合回路,5/34,电解质溶液发生还原反应且起导电作用,负极液只起导电作用正极液发生还原反应且起导电作用,双液原电池,电解质溶,液作用,单液原电池,电极,电极反应,负极-锌片 正极-铜片,负极：,Zn 2e,-,Zn,2+,正极,：,Cu,2+,+2e-Cu,双液原电池优点：,1、能量转化率高,2、能产生连续稳定电流,3、预防自放电,6/34,5、原电池正负极判断,5.依据电极现象来判断,4.依据电解质溶液离子移动方向判断,3.依据电极反应类型判断,1.由组成原电池电极材料判断,2.依据电子(电流)流动方向判断,普通是活泼金属为负极,活泼性较弱金属或能导电非金属为正极,电子是由负极流向正极。,电流是由正极流向负极；,原电池负极本身失电子发生氧化反应，,正极溶液中阳离子得电子发生还原反应。,阳离子正极,阴离子负极,不停溶解，质量降低为负极；,有气体产生,质量增加为正极。,7/34,ac d b,练习：1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。,若a、b相连时，a为负极；,c、d相连时，电流由d到c；,a、c相连时，c极产生大量气泡，,b、d相连时，溶液中阳离子向b极移动。,则四种金属活泼性次序为：,8/34,A,Mg Al,稀H,2,SO,4,A,Cu Al,浓HNO,3,A,Cu Fe,浓HNO,3,A,Mg Al,NaoH溶液,判断以下原电池正负极,9/34,2H,+,+2e,-,H,2,负极：,总反应：,正极,：,Zn2e,-,Zn,2+,Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,依据氧化还原反应确定还原剂、氧化剂、还原产物和氧化产物。以及转移电子数目。,负极是氧化反应部分，正极是还原反应部分。,电极反应是一个,离子反应,，遵照书写离子反应式一切规则,6、电极反应式,Zn,Cu,稀硫酸,A,10/34,练习：,1、判断右边原电池正、负极，,并写出电极反应式。,Cu,FeCl,3,溶液,负极：,Cu-2e,-,=Cu,2+,正极：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,A,先写出总反应,拆成离子方程式：,Cu +2Fe,3,=Cu,2,+2Fe,2,依据化合价升降判断正负极,C,Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,11/34,2)、,请写出右边原电池,电极方程式。,总反应方程式：,负极：Al，失,e,-,2Al -6e,2,Al,3+,2Al,3+,+8OH,-,=2AlO,2,-,+4H,2,O,负极：2Al+8OH,-,6e,-,2AlO,2,-,+4H,2,O,正极：总反应负极反应,6H,2,O 6e,6OH,3H,2,拆成离子方程式：,2Al+2OH,+2H,2,O =2AlO,2,+3H,2,2Al+2NaOH+2H,2,O=2NaAlO,2,+3H,2,12/34,第二课时,13/34,燃料电池电极反应和总反应书写步骤,1、写出燃料电池总反应,总反应方程式仍是可燃物在氧气中燃烧方程式,。当然因为包括电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应方程式，从而得到总反应方程式。,2、写出燃料电池正极电极反应,燃料电池正极普通都是氧气得电子发生还原反应。,当解质为碱性环境时，正极电极反应为,O,2,+4e-+2H,2,O 4OH,-,当电解质为酸性环境时，正极电极反应为：,O,2,+4e-,+4H,+,2H,2,O,14/34,当电解质为熔融碳酸盐（如Li,2,CO,3,和Na,2,CO,3,熔融盐混和物）正极反应式为,O,2,2CO,2,+4e-=2CO,3,2-,当电解质为熔融氧化物（如固体氧化锆氧化钇）正极反应式应为,O,2,4e-=2O,2-,3、最终写出燃料电池负极电极反应,负极电极反应=总反应 正极电极反应,15/34,负极=总反应正极反应,2H,2,-4e,-,+4OH,-,4H,2,O,正极:O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,总反应：2H,2,+O,2,2H,2,O,练习：以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液氢氧燃料电池,作业：导练41页 变式1、变式2,16/34,二、原电池原理应用,加紧反应速率：,比如，试验室制H,2,时，因为锌太纯，反应普通较慢，可加入少许CuSO,4,以加紧反应速率。,17/34,例题：X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用导线连接,能够组成原电池,试验结果以下列图:,则四种金属活泼性由强到弱次序为,ZYXW,判断金属活动性强弱,18/34,制作化学电源,三、原电池设计,什么样化学反应能够设计成原电池？,原电池在设计时候包含哪些部分？,揭示钢铁腐蚀原因及防腐方法。,19/34,1、依据电池反应写出电极反应,2、选择电极材料,两种活性不一样金属 金属非金属 惰性电极,3、选择电解质溶液,单液原电池电解质溶液要能够与负极发生反应（含有参加正极反应阳离子）,双液原电池负极电解液应有与负极材料相同阳离子，正极电解液要含有参加正极反应阳离子,20/34,依据以下反应设计一个能连续稳定产生电流,原电池装置，画出装置图。,Cu+2AgNO,3,=Cu(NO,3,),2,+2Ag,A,Ag,Cu,Cu(NO,3,),2,AgNO,3,Ag,Cu(NO,3,),2,A,Cu,21/34,试将以下两个氧化还原反应分别设计成原电池,Zn+2AgNO,3,=Zn(NO,3,),2,+2Ag,2Fe,3+,+Fe=3Fe,2+,课堂练习,22/34,第二节,化学电源,23/34,1.干电池,（一次性电池，不可逆）,为了充分有效地利用锌锰电池，用KOH代替NH,4,Cl，制成了碱性电池，能提升性能，延长寿命,正极,：,碳棒,负极,：锌筒,电解质：糊状,NH,4,Cl,NH,4,Cl显酸性，会腐蚀锌筒,Zn-2e,-,=Zn,2+,2MnO,2,2NH,4,+2eMn,2,O,3,2NH,3,H,2,O,24/34,2.充电电池(又称二次电池),充电电池又称二次电池，它在放电时所进行氧化还原反应，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。,充电电池是两极都参加反应电池。它们负极是较活泼金属，正极普通是金属氧化物。,（1）铅蓄电池,负极：Pb,正极：PbO,2,电解质：H,2,SO,4,溶液,Pb+SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,PbO,2,SO,4,2,十4H,+2ePbSO,4,2H,2,O,PbPbO,2,2H,2,SO,4,PbSO,4,十2H,2,O,25/34,1.切忌亏电存放。亏电状态指电瓶使用后没及时充电，轻易出现硫酸盐化，硫酸铅结晶物附在极板上，堵塞电离子通道，造成充电不足，电瓶容量下降。电瓶闲置不用时，应每个月充电一次，这能延长电瓶使用寿命。,2.勿大电流放电电动自行车在起步、载人、上坡时，最好用脚蹬助力，尽可能防止瞬间大电流放电。大电流放电轻易造成硫酸铅结晶，从而损害电瓶极板物理性能。,3.掌握充电时间普通情况下蓄电池都在夜间进行充电，平均充电时间在8小时左右。若是浅放电（充电后行驶里程很短），电瓶很快就会充满，继续充电就会出现过充现象，造成电瓶失水、发烧，降低电瓶寿命。,4.预防高温曝晒电动车禁止在阳光下曝晒。温度过高环境会使蓄电池内部压力增加而使电瓶限压阀被迫自动开启，直接后果就是增加电瓶失水量，而电瓶过分失水必定引发电瓶活性下降。,26/34,锂电池,（2）镍镉碱性蓄电池,负极：Cd,正极：NiO(OH),电解质：KOH,Cd是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收会污染环境,（3）新一代可充电绿色电池锂离子电池,特点：,高能电池，电压高，,质量轻，贮存时间长等。,用途,：电脑、手表、,心脏起搏器等。,27/34,3、,燃料电池,它电极材料普通为铂电极和活性炭电极（,两极均不参加反应,），而是由外设备提供燃料和氧气。,工作原理：,将燃料和氧化剂（O,2,）反应放出化学能直接转化为电能。,反应时,燃料从负极进入，O2从正极进入,。,28/34,氢氧燃料电池,是以H,2,为燃料，产物为H,2,O一个高效低污染新型电池，主要用于航天领域。,它电极材料普通为铂电极和活性炭电极（,两极均不参加反应,），而是由外设备提供燃料和氧化剂，反应时,H,2,从负极进入，O,2,从正极进入,，电解质溶液普通为40%KOH溶液或稀硫酸溶液。,29/34,负极：,正极：,总反应式：,当电解质溶液为稀H,2,SO,4,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,+O,2,=2H,2,O,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,当电解质溶液为KOH溶液时,负极：,正极：,30/34,练习1、甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），总反应：,正极,：,负极：,练习2、用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2混合气为阴极助燃气，制得在650 下工作燃料电池，完成相关反应：总反应：,正极：负极：,31/34,习题专练：,某原电池中盛有KOH浓溶液，若分别向_,(填“正”或“负”，下同)极通入可燃性气体，,向_极通入O,2,，则电路中就有电流经过，,试完成以下问题：,可燃性,气体,正极反应,负极反应,电池总反应,(1),H,2,S,(2),CO,(3),C,2,H,4,(4),C,3,H,8,(5),CH,3,OH,(6),C,2,H,5,OH,32/34,答案：负,正,正极反应,负极反应,电池总反应,O,2,4e-,2H,2,O=4OH,-,H,2,S,6e,-,8OH,-,=SO,3,2-,5H2O,2H,2,S,3O,2,4OH,=2SO,3,2-,4H2O,CO,2e,4OH,=CO,3,2-,2H2O,2CO,O,2,4OH,=2,CO,3,2-,2H2O,C,2,H,4,12e,16OH,=2,CO,3,2-,10H2O,C,2,H,4,3O,2,4OH,=2,CO,3,2-,4H2O,C,3,H,8,20 e,26OH,=3,CO,3,2-,+17H,2,O,C,3,H,8,5O,2,6OH,=3CO,3,2-,7H2O,CH,3,OH,6 e,8OH,=CO,3,2-,+6H,2,O,2CH,3,OH,3O,2,4OH,=2CO,3,2-,6H2O,C,2,H,5,OH,12e,16OH,=2,CO,3,2-,+11H,2,O,C,2,H,5,OH,3O,2,4OH,=2,CO,3,2-,5H2O,33/34,思 考 题,请依据反应,2Fe,3+,+Fe,=3 Fe,2+,设计原电池，你有哪些可行方案?,Fe-Cu FeCl,3,Fe-C Fe(NO,3,),3,Fe-Ag Fe(SO,4,),3,34/34,