6.2.1原电池及其工作原理0107

电子的定向移动电子转移氧化还原反应稀H2SO4ZnZn+2H+=Zn2++H2↑稀H2SO4ZnCuZn-2e—=Zn2+2H++2e—=H2↑化学能如何转化为电能？2eˉe－现象：Zn片溶解，Cu片冒气泡结论：化学能转化为电能结论：化学能转化为热能Zn2+→H+→←SO42-正极（+）负极（—）一、原电池的工作原理2、原电池的本质：氧化还原反应（电子转移）1、原电池：将化学能转变为的装置叫原电池。电能3、工作原理：负极正极Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2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，发生还原反应失去的电子从锌极流出流入铜极.经外电路Zn2+H+SO42-电流方向外电路内电路（1）自发进行的氧化还原反应（放热）（2）两个电极：活泼性不同的两个金属电极或金属电极与惰性电极或两个相同的惰性电极（3）电解质溶液或熔融电解质（导电及参与反应）（4）形成闭合回路4、构成原电池的条件：一般活泼金属和酸碱盐等电解质溶液的反应Zn│CuSO4（aq）│Cu,Zn│CuSO4（aq）│石墨等等－＋5、简单电池的优化：－＋负极：Zn－2e－=Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－=Cu总反应：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋缺点：发热，电流不稳定，衰减快能转：化学能转化为电能和热能ZnCuZnSO4e-作用：导电形成闭合回路，平衡电荷盐桥：装有含琼胶的KCl饱和溶液CuSO4K+→←Cl－优点：电流持续稳定能转：化学能转为电能原电池的结构再理解：锌半电池（锌＋锌盐）铜半电池（铜＋铜盐）导线和盐桥构成闭合回路装置特点：由两个半电池组成，锌和锌盐组成锌半电池，铜和铜盐组成铜半电池；每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，中间通过盐桥连接形成闭合回路。双液原电池练习1：在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A.①④B.③④⑤C.④⑧D.②④⑥⑦正极负极电子流入的一极较不活泼金属（一般情况）发生还原反应电子流出的一极较活泼金属(一般情况）发生氧化反应AZnCuSO42－H+H+正极负极e-e-e-二、原电池正负极的判断阴离子移向的一极溶解的一极阳离子移向的一极质量增加或放出气体的一极充入燃料的一极充入O2或助燃剂的一极练习2：分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑原电池正、负极的判断可逆反应与原电池的工作原理练习4．已知在酸性条件下发生的反应为AsO3－4＋2I－＋2H＋===AsO3－3＋I2＋H2O，在碱性条件下发生的反应为AsO3－3＋I2＋2OH－===AsO3－4＋H2O＋2I－。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转。试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么发生偏转？__________________________________________________________________________________________________________。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。__________________________________________________________________________________________________________。(3)操作Ⅰ过程中C1棒上发生的反应为__________________。(4)操作Ⅱ过程中C2棒上发生的反应为___________________。(5)操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向________烧杯溶液(填“A”或“B”)。答案：(1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能(2)操作(Ⅰ)加酸，c(H＋)增大，AsO3－4得电子，I－失电子，所以C1极是负极，C2极是正极。操作(Ⅱ)加碱，c(OH－)增大，AsO3－3失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同(3)2I－－2e－===I2(4)AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O(5)A1、加快氧化还原反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。三、原电池原理的应用1．把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)。(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。试题调研CBA1、加快氧化还原反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。2、判断金属活动性的强弱三、原电池原理的应用练习：(2012·全国高考)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④B1、加快氧化还原反应速率：例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。2、判断金属活动性的强弱3、揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀生铁比纯铁易腐蚀？三、原电池原理的应用生铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀。钢铁船身或桥梁上镀锌块可以保护船身不被腐蚀。（2）根据两极反应选择电极材料及电解质溶液（3）按要求画出原电池装置图4、设计化原电池（1）分析电池总反应，写出两个半反应练习：请根据以下氧化还原反应设计原电池:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+2Fe3++2I－2Fe2++I2化学电池一次电池二次电池燃料电池氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池铅蓄电池镍镉电池锂离子电池普通干电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池又称充电电池或蓄电池。考点二、化学电源1、概念：能够实际应用的原电池2、分类：一、一次电池【一次电池】如：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池（钮扣电池）等。干电池（NH4Cl等糊状物为电解质）普通锌锰干电池普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2糊普通锌锰干电池的结构NH4Cl糊(-)Zn│NH4Cl+MnO2│C(+)负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+，正极（石墨）:2NH4++2MnO2+2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O负极－锌；电解质－KOH正极－MnO2;碱性锌锰电池碱性锌锰干电池负极(Zn)正极(MnO2)电池反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间比普通锌锰电池增大几倍，不会气涨或漏液。碱性电池(-)Zn│KOH│MnO2(+)负极(Zn)：正极(Ag2O)：总反应：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag(-)Zn│KOH│Ag2O(+)银锌电池（纽扣电池）二、二次电池（可充电电池）【二次电池】既可充电又可放电。如：铅蓄电池、碱性镍镉电池、手机锂离子电池等。充电电池能量转换关系：化学能电能放电充电•(-)Pb│H2SO4│PbO2(+)铅蓄电池•①放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：还原反应PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O•②充电过程（放电过程的逆过程）阴极：还原反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：氧化反应PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电放电铅蓄电池的优缺点简析：三、燃料电池随着社会的进步，科技的发展，燃料电池由于其“绿色”，越来越受到人们的关注。