《原电池》ppt--11

电能化学能电解电池一、化学能转化为电能二、发展中的化学能源第二节化学能与电能分析:火力发电中，燃烧是化学能转变为电能的关键。燃烧作为氧化还原反应，本质是氧化剂与还原剂之间电子的转移。如何将化学能直接转化为电能，进而提高资源的利用率呢？思考一、化学能转化为电能O2+2H2==2H2O4e-│↓设想：使氧化还原反应中的电子转移在不同区域内进行，从而在区域间形成电流，将化学能直接转化为电能呢？通过导线化学能机械能电能火力发电：CuZn稀硫酸实验现象：CuZn稀硫酸锌片上有气泡产生实验现象：铜片上有气泡产生Zn、Cu与稀硫酸反应实验已知：Zn+2H+=Zn2++H2↑CuZn---Zn2+H+H+电流计AH+H+Zn指针偏转，说明电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。Zn片失去的电子经导线转移到Cu片上，Cu片周围的H＋得电子。把这种将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池，例如：Cu-Zn原电池。Zn－2e－=Zn2+2H+＋2e－=H2↑分析与讨论CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+----------Zn2+H+SO42-负极正极静电作用溶液中阴阳离子分别流向电源的哪极？稀H2SO4CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑氧化反应还原反应负极正极电子沿导线传递，产生电流阳离子失去电子阳离子得电子阴离子正极负极SO42-原电池工作原理小结较活泼金属不活泼金属或石墨1.关于原电池的叙述中正确的是（）A.构成原电池两极的必须是两种不同金属B.内电路阳离子移向的一极为正极，外电路电子流出的一极为负极C.原电池工作中总是负极溶解，正极上有物质析出D.原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原B练习:Zn－2e-=Zn2+氧化Cu2++2e-=CuZn当电解质溶液为CuSO4时：负极：，电子；其电极反应式：；电极反应类型：反应；正极：，电子；其电极反应式：；电极反应型：反应。得到Cu失去还原例如：下图即是我们以前讲到的原电池，实际生活中不用这样的原电池。缺点：电池效率不高，电流衰减比较快。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施呢？【思考与探究】CuSO4溶液1）Zn与CuSO4溶液接触，一定有Cu2+与Zn直接反应，而在Zn表面析出Cu。2）析出的Cu与Zn会直接构成原电池，进一步加速Cu在Zn表面析出，致使原来电池向外输出的电流减弱。3）当锌片表面完全被铜覆盖后，两个电极都是Cu，则不再构成原电池了，也就无电流再产生。【主要原因】：锌半电池铜半电池活性不同的两极电解质溶液形成闭合回路氧化反应还原反应Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu①电解质溶液②活泼性不同的电极③形成闭合回路④自发地发生氧化还原反应（四要素）构成简单电池的条件④⑥⑦练习:2、下图装置中，能构成原电池的有。e7、原电池的正负极的判断方法电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极质量减少的电极——负极——正极——正极——负极有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极②宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据工作后电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极①微观判断（根据电子流动方向）(1)比较金属活动性强弱。：3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，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极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdca原电池原理应用练习:(2)比较反应速率快慢4：下列制氢气的反应速率最快的是（）A.纯锌和1mol/L硫酸；B.纯锌和18mol/L硫酸；C.纯锌和1mol/L盐酸；D.纯锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。D练习:粗锌（含铜、银）与稀硫酸反应(3)比较金属腐蚀的快慢例3：55下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(2)(1)(3)练习:2.如图所原电池的设计（以2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2为依据，设计一个原电池3。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池⑴Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵2Fe3++Fe=3Fe2+(4)原电池的设计（以2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2依据，设计一个原电池。）1．将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极电极反应式。负极：Cu－2e－=Cu2＋；正极：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋正极：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋2．确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。3．3确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。本例中可用FeCl3溶液作电解液。4.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该反应的原电池是()。ABCD电极材料Cu、ZnCu、AgCu、CFe、Zn电解质溶液FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)2CuSO4B•①Mg—Al—稀H2SO4原电池：•负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）•正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）•电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑•②Al—Mg—NaOH原电池：•负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应）正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应）•电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、水果（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。第一节原电池二、发展中的化学电源广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。1.干电池锌锰电池：使用最早的化学电池，属于一次性电池正极反应为其负极反应为2NH4++2e-2NH3+H2ZnZn2++2e-①铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。铅蓄电池电极反应：负极：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电2.充电电池充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期②镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。③锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电，现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像等低功耗电器的主流。该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-总反应：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O3.氢氧燃料电池4.新型燃料电池它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。电极反应为负极：2H2+4OH--4e-4H2O正极：O2+2H2O+4e-4OH-总反应：2H2+O2＝2H2O两类导体A.自由电子作定向移动而导电B.导电过程中导体本身不发生变化C.温度升高，电阻也升高D.导电总量全部由电子承担1.第一类导体：又称电子导体，如金属、石墨等。A.正、负离子作反向移动而导电B.导电过程中有化学反应发生C.温度升高，电阻下降D.导电总量分别由正、负离子分担⒉第二类导体：又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。2AgBrPbI、固体电解质，如等,也属于离子导体，但它导电的机理比较复杂，导电能力不高，本章以讨论电解质水溶液为主。1.原电池：把化学能转化为电能的装置2.原电池原理原电池负极（较活泼金属）正极（较不活泼金属或非金属导体）3.构成原电池的条件课堂小结电势高的极称为正极，电流从正极流向负极。电势低的极称为负极，电子从负极流向正极。原电池的工作原理是将氧化、还原两反应分割在正负两极同时不同地进行，较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。电子从负极定向流入正极，从而产生了道路电流。①电解质溶液②活泼性不同的电极③形成闭合回路④自发地发生氧化还原反应（四要素）构成简单电池的条件4、发展中的化学电源1.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（）A.电池工作时，锌失去电子B.电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g课堂练习C2.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为：在此电池放电时,负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn充电放电2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2OC3.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）A.电池放电时，H2是负极B.电池放电时，氢元素被氧化C.电池充电时，镍元素被还原D.电池充电时，化学能转化为电能充电放电H2+NiO(OH)2Ni(OH)2+H2OC4.下列装置中能组成原电池形成电流的是()CZnCuH2SO4AZnCuCuSO4AZnCu酒精AZnH2SO4ACuH2SO4C酒精不是电解质没有形成闭合回路BD没有形成闭合回路家用电器的普及和种类的增加，使得电池的使用量随之剧增。废电池混在垃圾中，不仅污染环境，而且造成浪费。据报道，全国的电池年消耗量为30亿只，因疏于回收而丢失铜740亿吨，锌1.6万吨，锰粉9.7万吨。另外，普通干电池里含有镉和汞两种元素，这两种元素若污染了土壤和水源，进入人类的食物链，就会发生“水俣病”（汞中毒）和“痛痛病”（镉中毒），这两种工业公害病，都在日本发生过，造成很多人死亡。常识为防止悲剧重演，我们应该把废旧电池与其他垃圾分开，集中回收。许多国家都很重视废旧电池的回收，如德国的很多商店要求顾客在购买电池时，同时要把废旧电池交回商店；日本的分类垃圾箱里有一种专门放废旧电池的黄色垃圾箱，垃圾箱的投入口有三个，分别标有普通电池、纽扣电池和其他电池。