第一节-原电池-化学电源(上课用)解析PPT课件.ppt

第一第一节节 原原电电池、化学池、化学电电源源高三化学一高三化学一轮轮复复习习第九章第九章电电化学基化学基础础1.一、原一、原电电池池1.1.定定义义：把化学能把化学能转转化化为电为电能的装置。能的装置。2.2.构成原构成原电电池的条件：池的条件：两两导导体做体做电电极极 （金属和金属或金属和非金属金属和金属或金属和非金属导导体，两不活体，两不活泼泼 的的导导体石墨或体石墨或PtPt等。）等。）形成形成闭闭合回路合回路。将两将两电电极插入极插入电电解解质质溶液（或熔融溶液（或熔融的的电电解解质质）。）。自自发发进进行的行的氧化氧化还还原原反反应应。2.盐桥盐桥原原电电池形成的池形成的实质实质：氧化氧化还还原反原反应应分开在两极分开在两极进进行，行，还还原原剂剂所失去的所失去的电电子通子通过导线转过导线转移移给给氧化氧化剂剂。本本质质：负负极金属和正极附近的溶液反极金属和正极附近的溶液反应应。Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cue-e-e-总总：Zn+Cu2+=Zn2+Cu盐桥盐桥的作用：的作用：（1 1）形成）形成闭闭合回路。合回路。（2 2）平衡）平衡电电荷。荷。3.（）（）盐桥盐桥的作用是什么？的作用是什么？可提供定向移可提供定向移动动的阴阳离子，的阴阳离子，使由它使由它连接的两溶液保持接的两溶液保持电中性中性，盐桥盐桥保障了保障了电电子通子通过过外外电电路从路从锌锌到到铜铜的不断的不断转转移，移，使使锌锌的溶解和的溶解和铜铜的析出的析出过过程程得以得以继续进继续进行。行。导线导线的作用是的作用是传递电传递电子，子，沟通外沟通外电电路。而路。而盐桥盐桥的作用的作用则则是沟通内是沟通内电电路。路。双液原双液原电电池的工作原理池的工作原理（有关概念）（有关概念）（）（）盐桥盐桥中装有含中装有含琼琼胶的胶的KCl饱饱和溶液，和溶液，琼琼胶的作用是防止管胶的作用是防止管中溶液流出，又能使离子可以在其中自由移中溶液流出，又能使离子可以在其中自由移动动。盐桥盐桥的作用：的作用：（1 1）形成）形成闭闭合回路。合回路。（2）平衡）平衡电电荷。荷。4.(3)双液原双液原电电池池的的优优点：点：能能产产生持生持续续、稳稳定的定的电电流。流。5.ABCDEF例例1：下列哪些装置能构成原：下列哪些装置能构成原电电池？池？G水果水果HIJCuZnFe食食盐盐水水FeCl3ZnCl2C6.3.3.原原电电池池电电极的判断极的判断 （1 1）依据）依据电电子的流向（或子的流向（或电电流的方向）：流的方向）：（3 3）依据）依据电电极极发发生的反生的反应应：（2 2）依据）依据组组成成电电极的材料：极的材料：电电子流出的一极是子流出的一极是 ，电电子流入的一极是子流入的一极是 。活活动动性性强强的一极是的一极是 ，活活动动性差的一极是性差的一极是 。发发生氧化反生氧化反应应的极是的极是 ，发发生生还还原反原反应应的极是的极是 。负负极极负负极极正极正极正极正极负负极极正极正极（5）依据反）依据反应现应现象：象：(4)依据离子移依据离子移动动方向：方向：阴离子移向的一极是阴离子移向的一极是 。阳离子移向的一极是阳离子移向的一极是 ，负负极极正极正极电电极极质质量减量减轻轻的极是的极是 ，电电极极质质量增加或有气体生量增加或有气体生成的极是成的极是 。负负极极正极正极 7.例例2：用：用铜铜片、片、银银片、片、Cu(NO3)2溶液、溶液、AgNO3溶液、溶液、导线导线和和盐桥盐桥（装有（装有琼琼脂脂-KNO3的的 U型管）构成一个原型管）构成一个原电电池。以下有关池。以下有关该该原原电电池池 的叙述正确的是（的叙述正确的是（）在外在外电电路中，路中，电电流由流由铜电铜电极流向极流向银电银电极极正极反正极反应为应为：Ag+e-=Ag实验过实验过程中取出程中取出盐桥盐桥，原，原电电池仍池仍继续继续工作工作将将铜铜片浸入片浸入AgNO3溶液中溶液中发发生的化学反生的化学反应应与与 该该原原电电池反池反应应相同相同A.B.C.D.C8.例：例：判断右判断右边边原原电电池的正、池的正、负负极，极，并写出并写出电电极反极反应应式。式。AFeClFeCl3 3溶液溶液负负极：极：Cu-2e=Cu 2+正极：正极：2Fe3+2e-=2Fe2+Cu C4.4.电电极反极反应应式的式的书书写写 （1）要注意溶液酸碱性，）要注意溶液酸碱性，产产物是否与物是否与电电解解质质溶液反溶液反应应。（2）通常将）通常将总总反反应应式减去式减去较较易写出的易写出的电电极反极反应应式，从式，从 而得到而得到较难较难写出的写出的电电极反极反应应式。式。9.3.据据报报道，我国道，我国拥拥有完全自主有完全自主产权产权的的氢氢氧燃料氧燃料电电池池车车将在北京奥运会期将在北京奥运会期间为间为运运动员动员提提供服供服务务。某种。某种氢氢氧燃料氧燃料电电池的池的电电解液解液为为KOH溶液，溶液，下列有关下列有关该电该电池的叙述池的叙述不正确不正确的是（的是（）A.正极反正极反应应式式为为：O2+2H2O+4e=4OHB.工作一段工作一段时间时间后，后，电电解液中解液中KOH的物的物质质的量不的量不变变C.该该燃料燃料电电池的池的总总反反应应方程式方程式为为：2H2+O2=2H2OD.用用该电该电池池电电解解CuCl2溶液，溶液，产产生生 2.24 L Cl2 (标标准状况准状况)时时，有，有0.1 mol电电子子转转移移D10.5.5.原原电电池原理的池原理的应应用用(1)(1)加快氧化加快氧化还还原反原反应应的速率。的速率。（2 2）比）比较较金属活金属活动动性性强强弱弱例：有例：有A、B、C、D四种金属，将四种金属，将A与与B用用导线联导线联结结起来浸入稀起来浸入稀H2SO4中，中，B极极产产生气泡，将生气泡，将A、D分分别别浸入等浸入等浓浓度度盐盐酸中，酸中，D比比A反反应剧应剧烈，将烈，将Cu浸浸入入B的的盐盐溶液中，无明溶液中，无明显变显变化，如果把化，如果把铜铜浸入浸入C的的盐盐溶液中，有金属溶液中，有金属C析出，据此判断它析出，据此判断它们们的活的活泼泼性性由由强强到弱的到弱的顺顺序是（序是（）、B11.（3 3）金属腐）金属腐蚀蚀快慢比快慢比较较及金属的保及金属的保护护金属腐金属腐蚀蚀的快慢程度：的快慢程度：电电解池的阳极解池的阳极原原电电池的池的负负极极化学腐化学腐蚀蚀原原电电池的正池的正极极电电解池的阴极解池的阴极12.（4 4）设计电设计电池、池、寻寻求和制造化学求和制造化学电电源源例：利用反例：利用反应应Zn+2FeClZn+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2 ，设计设计一个一个单单液原液原电电池，一个双液原池，一个双液原电电池（使用池（使用盐桥盐桥），画出原），画出原电电池的示意池的示意图图，并写出并写出电电极反极反应应。G Zn Pt FeClFeCl3 3溶液溶液盐桥盐桥Zn Zn C C ZnClZnCl2 2溶液溶液FeClFeCl3 3溶液溶液 G G 负负极（极（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反（氧化反应应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还还原反原反应应）13.方法方法归纳归纳：1、将氧化将氧化还还原反原反应应拆成氧化反拆成氧化反应应和和还还原反原反应应两个两个反反应应，分，分别别做原做原电电池的池的负负极和正极。极和正极。2、确定确定电电极材料极材料如如发发生氧化反生氧化反应应的物的物质为质为金属金属单质单质，可，可用用该该金属直接做金属直接做负负极，如极，如为为气体或溶液中的气体或溶液中的还还原性离子可原性离子可用惰性用惰性电电极做极做负负极；极；发发生生还还原反原反应应的的电电极材料必极材料必须须不如不如负负极材料活极材料活泼泼。3、确定确定电电解解质质溶液溶液：一般：一般选选用反用反应应物中的物中的电电解解质质溶液溶液4、构成构成闭闭合回路合回路理理论论上能自上能自发进发进行的氧化行的氧化还还原反原反应应都可以都可以设计设计成原成原电电池。池。14.分分类类:一次一次电电池又称不可充池又称不可充电电电电池池 如：干如：干电电池池 二次二次电电池又称充池又称充电电电电池池 蓄蓄电电池池 燃料燃料电电池池二、化学二、化学电电源源15.电电极：极：Zn为负为负极，碳棒极，碳棒为为正极正极电电解解质质：NH4Cl 负负极极(Zn)：Zn2e-Zn2（1 1）干）干电电池池1.1.一次一次电电池池正极正极（MnO2和和C）：）：16.（2）碱性碱性锌锌-锰锰干干电电池池负负极：极：正极：正极：ZnMnO2Zn+2OH-2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考写出思考写出该电该电池的正池的正负负极反极反应应式式酸性酸性锌锰锌锰干干电电池池优优点点:存在的存在的问题问题:如何改如何改进进?用用氢氢氧化氧化钾钾代替代替氯氯化化铵铵作作电电解解质质制作制作简单简单,价格便宜价格便宜.会会发发生自放生自放电电使使电压电压下降下降,缩缩短存放短存放时间时间.17.电电极极:Zn为负为负极极,Ag2O为为正极正极电电解液解液:KOH溶液溶液负负极极:Zn2OH2e-Zn(OH)2正极正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH(3)银锌电银锌电池池总总反反应应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 18.4.4.如如图为图为一种一种钮钮扣微型扣微型电电池，其池，其电电极分极分别为别为AgAg2 2O O和和ZnZn电电解解质质溶溶液是液是KOHKOH溶液，俗称溶液，俗称银锌电银锌电池，池，该电该电池的池的电电极反极反应应式式为为：Zn Zn+Ag+Ag2 2O=ZnO+2AgO=ZnO+2Ag根据以上提供的根据以上提供的资资料，判断下列料，判断下列说说法正确的是法正确的是 A A、锌为负锌为负极，极，AgAg2 2O O为为 正极；正极；B B、放、放电时电时正极附近溶液的正极附近溶液的PHPH值值升高；升高；C C、放、放电时负电时负极附近溶液的极附近溶液的PHPH值值升高；升高；D D、溶液中阴离子向正极方向移、溶液中阴离子向正极方向移动动，阳离子向，阳离子向负负极方向移极方向移动动。AB 19.电电极：极：PbPb为负为负极；极；PbOPbO2 2为为正极正极.电电解液：解液：H H2 2SOSO4 4溶液溶液充充电电：阳极（氧化）阳极（氧化）:阴极（阴极（还还原）原）:总电总电池反池反应应：PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 2H2H2 2O O铅铅蓄蓄电电池池负负极极(Pb)(Pb)：正极正极(PbO(PbO2 2)：放放电电：2.2.二次二次电电池池当向外提供当向外提供0.5mol0.5mol电电子子时时，消耗硫酸的物，消耗硫酸的物质质的量的量为为 。0.5mol铅铅蓄蓄电电池在放池在放电过电过程中，程中，负负极极质质量减小，正极量减小，正极质质量增加量增加。PbPbSOSO4 42-2-2e2e-PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e-PbSOPbSO4 42H2H2 2O OPbSOPbSO4 42H2H2 2O O-2e 2e-PbO PbO2 24H4HSOSO4 42-2-PbSOPbSO4 4+2e+2e-PbPbSOSO4 42-2-20.5.5.铅铅蓄蓄电电池是典型的可充型池是典型的可充型电电池，它的正池，它的正负负极极板是惰极极板是惰性材料，性材料，电电池池总总反反应应式式为为：Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+2SO+2SO4 42-2-2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O请请回答下列回答下列问题问题：放：放电时电时：正极的正极的电电极反极反应应式是式是 ；电电解液中解液中H H2 2SOSO4 4的的浓浓度将度将 ；当外当外电电路通路通过过1mol1mol电电子子时时，理，理论论上上负负极板的极板的 质质量增量增 加加 g g。放放电电充充电电PbOPbO2 2+2e+2e-+4H+4H+SO+SO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O(-)Pb(-)Pb 2e2e-+SOSO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4减小减小484821.6.6.高高铁电铁电池是一种新型可充池是一种新型可充电电电电池，与普通高池，与普通高 能能电电池相比，池相比，该电该电池池长时间长时间保持保持稳稳定的放定的放电电压电电压。高高铁电铁电池的池的总总反反应为应为：下列叙述不正确的是（下列叙述不正确的是（）A放放电时负电时负极反极反应为应为：Zn2e2OHZn(OH)2B充充电时电时阳极反阳极反应为应为：Fe(OH)33e5OHFeO424H2O C放放电时电时每每转转移移3mol电电子，正极有子，正极有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放放电时电时正极附近溶液的碱性增正极附近溶液的碱性增强强3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH 3Zn2K2FeO48H2O C22.氢氢氧燃料氧燃料电电池池3.燃料燃料电电池池介质 电池反应：2H2+=2H2O 酸性 负极正极碱性 负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-23.7.7.下下图为氢图为氢氧燃料氧燃料电电池原理示意池原理示意图图，按照此，按照此图图的提示，的提示，下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是A Aa a电电极是极是负负极极B Bb b电电极的极的电电极反极反应为应为：4OH4OH4e4e-2H 2H2 2O+OO+O2 2C C氢氢氧燃料氧燃料电电池是一种具有池是一种具有应应用前景的用前景的绿绿色色电电源源D D氢氢氧氧燃燃料料电电池池是是一一种种只只能能将将氧氧化化剂剂和和燃燃料料全全部部储储藏在藏在电电池内的池内的发电发电装置装置BD 24.练习练习：氢氢气是燃料气是燃料电电池最池最简单简单的燃料，的燃料，虽虽然使用方便，然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢氢化合物，如：甲化合物，如：甲烷烷、汽油等。、汽油等。请请写出将写出将图图中中氢氢气气换换成甲成甲烷时烷时所构成的甲所构成的甲烷烷燃料燃料电电池中池中a a极的极的电电极反极反应应式：式：，此此时电时电池内池内总总的反的反应应式：式：。H2SO4aqCH4O2H2Oa bCH4+2H2O-8e-=CO2+8H+CH4+2O2=CO2+2H2O25.练习练习：氢氢气是燃料气是燃料电电池最池最简单简单的燃料，的燃料，虽虽然使用方便，然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢氢化合物，如：甲化合物，如：甲烷烷、汽油等。、汽油等。请请写出将写出将图图中中氢氢气气换换成甲成甲烷时烷时所构成的甲所构成的甲烷烷燃料燃料电电池中池中a a极的极的电电极反极反应应式：式：，此此时电时电池内池内总总的反的反应应式：式：。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O反反应应后溶液的后溶液的pH如何如何变变化？化？26.