《高中化学 1.2.1 原电池的工作原理课件 鲁科版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 1.2.1 原电池的工作原理课件 鲁科版选修4（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二单元 化学能与电能的转化 第1课时 原电池的工作原理 化学电源,一、原电池 1.原电池的概念和构成条件： (1)概念：将_转化为_的装置。 (2)构成条件。,化学能,电能,2.铜锌原电池： (1)现象：锌片_，铜片上有_，电流 表指针发生偏转。,逐渐溶解,红色物质沉积,(2)原理分析。,负极,正极,失,得,流出,流入,氧化反应,还原反应,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,3.原电池的组成和工作原理： (1)组成：两个半电池通过盐桥连接起来。 两个半电池：包括电极材料和电解质溶液，其中相对活泼 的金属作_，较不活泼的金属或导电的非金属作_。 盐桥。,
2、ZnSO4,CuSO4,通路,负极,正极,(2)工作原理： 外电路。 负极_电子，发生_反应； 正极_电子，发生_反应。 内电路：阴离子向_移动，阳离子向_移动。,给出,氧化,得到,还原,负极,正极,二、化学电源 1.化学电源的分类和特点：,2.常见化学电源： (1)银锌钮扣电池。,Zn,Ag2O,KOH,Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2,(2)普通锌锰干电池。,锌筒,石墨棒,氯化铵,Zn-2e-=Zn2+,(3)碱性锌锰干电池。,Zn,MnO2,KOH,Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+,Zn(OH)2,(4)铅蓄电池。 构造： 以两组平行
3、的栅状铅合金极板为主架； 负极板覆盖_，正极板覆盖_。 原理： a.放电时。 负极：_(_反应)； 正极：_(_反应)； 总反应：PbO2+Pb+4H+2 =2PbSO4+2H2O。,Pb+ -2e-=PbSO4,PbO2+4H+ +2e-=PbSO4+2H2O,Pb,PbO2,氧化,还原,b.充电时：铅蓄电池的充电反应是放电反应的_。 阴极：_ (_反应)； 阳极：_(_反应)； 总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+4H+2 。 c.充、放电总化学方程式。 _。,PbSO4+2e-=Pb+,PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+,逆过程,还原,氧化,Pb+PbO2+2H2
4、SO4 2PbSO4+2H2O,特点。 优点：性能优良，价格低廉，安全可靠，可多次充放电。 缺点：比能量低，废弃物污染环境。,(5)燃料电池(以氢氧燃料电池为例)。 原理： a.碱性电解质： 负极：_； 正极：_； 总电池反应：H2+ O2=H2O。,H2-2e-+2OH-=2H2O,b.酸性电解质： 负极：_； 正极：_； 总电池反应：H2+ O2=H2O。 特点：能量转换效率高，排放废弃物少。,H2-2e-=2H+,1.辨析下列说法的正误。 (1)原电池电解质溶液中，阳离子移向正极。( ) (2)锌铜原电池中，铜片得电子。( ) (3)二次电池的充、放电反应是可逆反应。( ) (4)锌与稀
5、硫酸反应时，加几滴硫酸铜溶液，可加快反应速率。( ) (5)所有化学反应的化学能均可转化为电能。( ),【答案解析】 (1)。分析：原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 (2)。分析：锌铜原电池中，铜为正极，但得电子的是溶液中的阳离子，而不是铜片。 (3)。分析：二次电池的充、放电反应是相反的过程，但反应条件不同，因此不是可逆反应。,(4)。分析：锌与硫酸铜反应置换出的铜附着在锌片上，构成锌铜原电池，加快了反应速率。 (5)。分析：只有放热的氧化还原反应的化学能才能转化为电能，非氧化还原反应的化学能不能转化为电能。,2.下列有关化学电源的叙述错误的是( ) A.干电池根据电池内
6、的电解质分为酸性电池和碱性电池 B.干电池中碳棒为正极 C.铅蓄电池是可充电电池 D.铅蓄电池中的PbO2为负极 【解析】选D。干电池中碳棒为正极，电解质可为酸性，也可 为碱性，A、B正确；铅蓄电池是可充电电池，C正确；铅蓄电 池中PbO2的电极反应为PbO2+4H+ +2e-=PbSO4+2H2O， 故该电极发生还原反应，为正极，D错。,3.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是( ) A.锌是电池的负极，发生还原反应 B.盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移 C.电流从锌电极通过电流计流向铜电极 D.铜电极上发生的电极反应是2H+2e-=H2,【解析】选B。锌是负极，发生氧化反应，A错；Cu为
7、正极，盐桥中的阳离子移向正极，B正确；电子由锌极流向铜极，电流由铜极流向锌极，C错；铜电极上发生的反应为Cu2+2e-=Cu，D错。,4.关于原电池的说法正确的是( ) A.在正极上发生氧化反应 B.某电极上有氢气产生，则此电极为正极 C.在外电路电子流出的为正极 D.在负极上发生还原反应 【解析】选B。正极发生还原反应，A错；产生H2的电极上得电子，发生还原反应，是正极，B正确；外电路中电子由负极流向正极，C错；负极发生氧化反应，D错。,5.微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2；Ag
8、2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，根据上述反应式，判断下列叙述正确的是( ) A.在使用过程中，电池负极区溶液的c(OH-)增大 B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 C.Zn是负极，Ag2O是正极 D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应,【解析】选C。根据电极反应式，锌失电子为负极，负极消耗氢氧根，故负极区溶液的c(OH-)减小，A错；电子在外电路中由负极流向正极，应由锌极流向氧化银极，B错；锌为负极，发生氧化反应，氧化银为正极，发生还原反应，D错。,一、原电池的工作原理和正、负极的判断 1.原电池的工作原理：,(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反
9、应。 (2)电子的移动方向：电子从负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。,2.原电池正负极的判断：,【点拨】 燃料电池正、负极的判断 对于燃料电池来说，因为一般情况下电极不参与反应，故判断时可依据电极的通入物：通入燃料的一极是负极，通入氧气或空气的一极是正极。,【微思考】 (1)原电池的负极材料一定会失去电子吗？ 提示：不一定。根据原电池原理，一般负极失电子发生氧化反应，但失去电子的不一定是电极材料，如燃料电池中，电极材料只起导体的作用，不失去电子。,(2)原电池中较活泼的金属电极一定是负极吗？ 提示：不一定。根据原电池原理，负极是失去电子发生氧
10、化反应的一极，但负极的活泼性不一定比正极强，哪个电极作负极要根据原电池的工作原理来判断。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池，因Fe遇浓硝酸发生钝化，此时电池工作原理是Cu与浓硝酸反应，故负极是Cu，而Fe作正极。,【过关题组】 1.(2014重庆高二检测)镁条和铝片为电极，并用导线连 接同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是( ) A.镁条作负极，电极反应：Mg-2e-=Mg2+ B.铝片作负极，电极反应：Al+4OH-3e-= +2H2O C.电流从Al电极沿导线流向Mg电极 D.铝片上有气泡产生,【解题探究】 (1)判断原电池正、负极的根本依据是什么？ 提示：负极失去电子，正极得到电子。 (
11、2)电解质溶液会影响原电池正、负极的判断吗？ 提示：会。电解质溶液不同，有时原电池的正、负极会发生变化，如Mg、Al作电极，若电解质是强酸，则Mg为负极，若电解质是强碱，则Al为负极。,【解析】选B。该原电池的反应原理是2Al+2NaOH+2H2O= 2NaAlO2+3H2，因此Al为负极，失电子，A错，B正确；Al为负极，外电路电流由Mg电极流向Al电极，C错；Mg为正极，镁片上有气泡产生，D错。,2.(2014杭州高二检测)如图所示装置，电流计的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是( ) A.正极Cu，负极Zn，S为稀硫酸 B.正极Zn，负极Cu，S为CuSO4溶液 C.正极
12、Ag，负极Zn，S为AgNO3溶液 D.正极Fe，负极Cu，S为AgNO3溶液,【解析】选C。A项负极Zn会因消耗而变细，但正极氢离子得电子产生氢气，正极不会变粗，A错；B项组成的原电池Zn应为负极，Cu为正极，B错；C项负极Zn会因消耗而变细，正极Ag+得电子产生Ag，附着在Ag电极上而使正极变粗，C正确；D项组成的原电池Fe应为负极，Cu为正极，D错。,【互动探究】 (1)题1中，将电解质改为稀硫酸，哪一极是负极？ 提示：此时电池原理是Mg和稀硫酸反应，镁条失电子，故负极是镁条。 (2)题2中，D项构成的原电池中，电流表指针发生偏转，哪一极变粗？ 提示：D项构成原电池的原理是Fe和AgNO
13、3溶液，Ag+在正极析出，故Cu极变粗。,【变式训练】(2014天津高二检测)铜锌原电池如图工作时，下列叙述正确的是( ) A.正极反应为Zn-2e-=Zn2+ B.电池反应为Zn+Cu2+=Zn2+Cu C.在外电路中，电流从负极流向正极 D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液,【解析】选B。该原电池的总反应为Zn+Cu2+=Zn2+Cu，故Zn为负极，A错，B正确；外电路中，电流由正极流向负极，C错；盐桥中，阳离子移向正极，故K+应移向CuSO4溶液，D错。,二、原电池电极反应式的书写 1.书写电极反应的原则：电极反应是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还遵循： (1)加和
14、性原则：两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。,(2)共存原则：碱性溶液中，CO2不可能生成，也不会有H+参加反应或生成；同样酸性溶液中，不会有OH-参加反应或生成。根据此原则，物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同。,2.根据装置书写电极反应式：首先根据题目给定的图示装置特点，结合原电池正负极的判断方法，确定原电池的正负极及放电的物质。 (1)负极反应：活泼金属或H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或H+(或其他氧化产物)。 若电解质溶液中的阴离子与生成的金属阳离子或H+能反应，则该阴离子应写入电极反应式，如,
15、铅蓄电池的负极反应是Pb+ -2e-=PbSO4。 H2参加反应的原电池(碳或Pt为电极)，通入H2的一极为 负极，有三种写法： 若为中性或酸性电解质溶液：H2-2e-=2H+； 若为碱性电解质溶液：H2+2OH-2e-=2H2O； 若为熔融状态下的氧化物：H2+O2-2e-=H2O。,(2)正极反应：阳离子得电子生成单质或氧气得电子。 若是氧气得电子，要考虑电解质溶液的情况。 若为中性或碱性电解质溶液： O2+2H2O+4e-=4OH-； 若为酸性电解质溶液：O2+4H+4e-=2H2O； 若为熔融状态下的氧化物：O2+4e-=2O2-。 (3)电池总反应方程式：结合电子守恒，将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。,3.根据电池总反应式书写各电极反应式： (1)一般书写步骤。
