原电池原理ppt课件1

②碱性介质:O2+2H2O+4e-===4OH-。
(3)电池总反应式的书写
依据得失电子守恒配平两极反应式,然后将两极反应式相加可得电池总反
应式。
对点训练
1.2022年北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电
池工作示意图如下。下列说法不正确的是(
A.电极a为电池的负极
B.电极b表面反应为:O2+4e-+2H2O===4OH-
2.依据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时,下列各项中合理的是
(
)
选项
A
B
C
D
正极(金属/电解质溶液)
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/稀硫酸
Fe/ZnSO4溶液
负极(金属/电解质溶液)
Fe/稀硫酸
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/FeCl2溶液
答案 B
解析 原电池中,负极金属的活动性一般强于正极金属,Zn比Fe的活动性强,
放电量分别为
32
g
g·mo l -1
×6、
32
g
g·mo l -1
×4、
60
g
g·mo l -1
×16,通过比较可知
(CH3)2NNH2理论放电量最大,C正确;正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,
消耗1 mol O2时电路中通过4 mol电子,N2H4→N2~4e-,则负极消耗1 mol
形成原电池时Zn作负极,A、C均错误;使用盐桥形成原电池时,为得到稳定
的电流,正极、负极两个半电池中电解质溶液一般是含相应电极金属阳离
子的盐溶液,D错误,B正确。

燃料电池
(2)甲烷燃料电池
用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别 通入CH4和O2，该电池的反应式：
② KOH溶液： 负极：CH4＋10OH－－8e－==CO32－＋7H2O 正极：2O2＋4H2O＋8e－==8OH－ 总反应式：CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H2O
燃料电池
一次电池
4.锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。 (1)负极材料为__锂__，电极反应为__8_L__i－__8_e_－_=_=_=__8_L_i＋_。 (2)正极的电极反应为__3_S_O__C_l_2_＋__8_e－__=_=_=_2_S_＋__S_O__23－__＋__6_C_l_－。
【课堂练习】
3、锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的
总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ B ）
A、Li是正极，电极反应为 Li－e- =Li+ B、Li是负极，电极反应为 Li－e- =Li+ C、Li是负极，电极反应为 MnO2 +e-=MnO2 – D、Li是负极，电极反应为 Li－2e- = Li2+
一次电池
1) 锌-锰干电池 （酸性电解质溶液） 正极：
2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnO(OH) + 2NH3↑
负极: Zn – 2e- = Zn2+

①酸性锌锰干电池
+ 2NH 4 + 2e ====2NH3+H2 正极： __________________
总反应式：Zn+2NH4Cl====ZnCl2+2NH3+ H2 ②碱性锌锰干电池
--2e-====ZnO+H O 2 负极：Zn+2OH _______________________ -====Mn(OH) +2OHMnO +2H O+2e 2 2 2 正极：_______________________________
后，Cu2+与Zn仍会反应。
2.形成原电池可加快反应速率。( √ ) 分析：形成原电池后，得电子的还原反应转移到正极发生， 加快了反应速率。
3.原电池中外电路电子流动的方向是由正极流向负极,溶液中 阳离子向正极移动。( × ) 分析：负极失电子，电子沿导线流向正极，阳离子向正极移
动。
4.所有化学反应的化学能均能直接转换成电能。( × ) 分析：只有放出能量的自发的氧化还原反应的化学能才有可 能转换成电能。 5.铜-锌，稀硫酸构成的原电池中，铜片是阳极，铜片上有气 泡产生。( × ) 分析：原电池中电极为正、负极，而电解池中电极为阴、阳 极，铜片为原电池的正极。
5.依据电极反应的现象判断
负极：溶解或减轻的一极 正极：增重或生成气体的一极
【特别提醒】依据电极材料判断电极时，一看电极材料的活 泼性，二看电解质溶液的情况。如：镁-铝，氢氧化钠溶液构 成的原电池，由于常温下铝可与氢氧化钠溶液反应，而镁不 发生反应，故铝为负极，镁为正极。
【典例1】将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸溶液中， 一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成了原电池。则在两个原 电池中正极分别为( A.铝片、铝片 ) B.铜片、铝片

A．正极为Cu,负极为Fe,电解质为FeCl3溶液 B．正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液 C．正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液
2023/3/25
8
二、盐桥原电池 1、铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是(BC )
2023/3/25
19
练习
6、原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是 a (填“a”或“b”)电极，该极的电极
反应 CH4+10OH--8e-=CO32- +7H2O 。 ②电池工作一段时间后电解质溶液的pH 减小 (填“增大”
“减小”或“不变”)。
C2H5OH＋3H2O＋12e－=2CO2↑＋12H＋ D．b极上发生的电极反应是
2H2O＋O2＋4e－=4OH－
2023/3/25
16
选修1 化学反应原理
3.瓦斯分析仪(如图甲)工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所 示，其中的固体电解质是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列有关
过，下列有关叙述正确的是（ C ）
A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极
移动，保持溶液中电荷平衡
2023/3/25
22
五、“新型”原电池
选修1 化学反应原理
1、我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的
2023/3/25
18
练习
选修1 化学反应原理

原电池的工作原理及电极名称的判断 “双液”原电池装置如下图,回答相关问题:
问题 1.如图装置中两金属表面如何变化?请分析铜片和锌片上的反应。 提示:Zn片逐渐溶解,Cu上有气泡产生。 锌片:Zn-2e- Zn2+;铜片:2H++2e- H2↑。 2.盐桥中的阴离子为什么移向负极区? 提示:外电路中电子由负极流向正极使正极带上负电荷,吸引阳离子向正极定向 移动;由于负极失电子产生阳离子,吸引盐桥中的阴离子向负极定向移动。 3.结合该电池的构造分析,判断原电池的电极名称有哪些方法? 提示:电极材料活泼性、电极反应类型、电极现象、电子流动方向、内电路中离 子的移动方向等。
电极反应式的书写
一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物 作电解质,一极通CO气体,另一极通O2和CO2混合气体,其总反应为2CO+O2 2CO2。 问题
1.指出该电池的正极、负极。
提示:由电池总反应2CO+O2 2CO2可知,通CO的一极为电池负极,通O2和CO2 混合气体的一极为电池正极。
思路点拨
根据信息确定甲烷在负极上失去电子,发生氧化反应,然后根据电解质性质确定 氧化产物的形式。
解析 甲烷燃料电池的总反应为CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,首先根据负
极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出负极通入甲烷,正极通入氧气,然后根
据甲烷中碳元素的化合价变化,
4
C
H4
4
C
O32,写出1
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (1)负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是稀硫酸。
(2)放电反应原理

阳离子
阴离子
原电池知识应用
电极反应 电极材料 离子导体 电子导体
分析模型
NO
NO2
NiO 电极
V
固体电解质
OO22- 电迁极移
O2
Pt 电极
NOx传感器工作原理示意图
原电池知识应用
电极反应
负极 NO
NO2
正极 O2
O2-
分析模型
NO
NO2
NiO 电极
V
固体电解质
OO22- 迁电极移
O2
Pt 电极
误区分析
1. 电极反应物和电极材料一定是同一物质吗？ ×
2. 发生氧化反应和还原反应的两种物质，一定要 接触吗？ × 3. 电极材料的活泼性一定不同吗？ 4. 离子导体一定是溶液吗？
误区分析
1. 电极反应物和电极材料一定是同一物质吗？ ×
2. 发生氧化反应和还原反应的两种物质，一定要 接触吗？ × 3. 电极材料的活泼性一定不同吗？ 4. 离子导体一定是溶液吗？
eA
ZZnn
e
CCuu
负极 Zn - 2e− = Zn2+ 正极 Cu2+ +2e− = Cu
e e
Zn2+
e e
Cu2+
SO24- SO24-
铜铜
硫硫酸酸铜铜 溶溶液液
实验现象是什么？
eA
Zn
e Cu
电流表指针偏转角度越来越小
？ 取出锌片，附着有红色物质
e e
Zn2+
e e
Cu2+
SO24- SO24-
原电池性能
根据已有的实验用品：铁片、铜片、锌片、导线、硫酸铜溶液、 电流表、乙醇溶液。请设计一款原电池？

课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
第四章 化学反应与电能
正误判断。(对的打“√”，错的打“×”)
(1)碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、锂离子电池都属于二次电池。
()
(2)二次电池充电时，化学能转化为电能。
()
(3)二次电池充电时发生的反应不能自发进行。
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
(2)二次电池(以铅酸蓄电池为例)。 ①构造：
第四章 化学反应与电能
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
第四章 化学反应与电能
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
第四章 化学反应与电能
(2)给出总反应式，写电极反应式。 如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应 (即分析有关元素的化合价变化情况)，先写出反应相对较简单的一极的 电极反应式，另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应 式，即得结果。
课前 ·新知导学
课堂 ·素养初培
辨析 ·易错易混
小练 ·素养达成
课后提能训练
化学 选择性必修1 新人教版
第四章 化学反应与电能
学法指导
1．实物感知——查找生活中见到的化学电源，认识其结构和实际应 用，增强生活离不开化学电源的认识 2．以氧化还原反应知识为基础，运用双线桥法，深刻认识重要化学 电源的工作原理

电子方向和电流方向 电子从负极流出经外电路流入正极；电流从正极流出经外电路流 入负极。 (4)离子的迁移方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 (5)两种装置的比较 ①装置Ⅰ中还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2＋直接接触，既有化学能转化 为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。 ②装置Ⅱ能避免能量损耗；装置Ⅱ中盐桥的作用是提供离子迁移 通路，导电。Zn 与氧化剂 Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能， 避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。 关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。
答案 B
4．各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列 有关电池的叙述不正确的是( )
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负电极
解析 锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A 项正 确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向 铜，B 项错误；电池的实质即是化学能转化成电能，C 项正确；Zn 失 去电子生成 Zn2＋，作负极，D 项正确。
解析 (1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负 极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应
达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向 FeCl3 溶液中 加入少量 FeCl2 固体，平衡逆向移动，此时 FeCl2 溶液失电子，变成负 极。
知识要点速记
2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
步骤 1：确定得失 电子数目
步骤 2：确定对应 产物
步骤 3：配平电极 反应式
负极为 CH3OH－6e－ 正极为 O2＋4e－

(2)甲中不能形成原电池，所以是将化学能转变为热能，乙能构成原电池，所以是
将化学能转化为电能；(3)锌片有气泡产生说明锌片不纯，锌和锌片中的杂质构成
原电池，杂质作正极，氢离子在杂质上得电子生成氢气；(4)如果将稀硫酸换成硫
酸铜溶液，则正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu，
1．双液原电池组成： ①左侧电极锌为_负__极，发生_氧__化__反应，电极反应式为_Z_n_－__2_e_－_=_=_=_Z_n_2_＋_； ②右侧电极铜为_正__极，发生_还__原__反应，电极反应式为_C_u_2_＋_＋__2_e_－_=_=_=_C_u_； ③总电极反应方程式：_Z_n_＋__C_u_2_＋_=_=_=_Z_n_2_＋_＋__C_u_。 2．闭合回路： ①电子的移动方向：_负__极__→__正__极__。 ②阴离子的移动方向：_负__极__；阳离子的移动方向：_正__极__。 ③盐桥成分：_含__有__琼__胶__的__K_C_l_饱__和__溶__液__； 作用：_形__成__闭__合__回__路__。
【做一做】利用锌片、铜片、导线、烧杯、稀硫酸做一个原电池，将图画在 下面方框里，并标注正负极、电子移动方向、电极反应式。
学习任务二 双液原电池工作原理 任务驱动： 将铜片、锌片置于稀硫酸中并以导线连接组成的原电池中，锌会与其接触的稀 硫酸直接反应进行电子转移，电流会逐渐衰减，如何避免这种情况呢？
提示：不是。只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
(4)形成原电池装置中所有负极均为活泼电极吗？活泼电极一定为负极吗？ 提示：装置①、③、⑤、⑥、⑦负极均为活泼电极；装置②负极为 Al。不要形成 “活泼金属一定作负极”的思维定式。如装置①中 Mg 作负极：Mg－2e－===Mg2＋， Al 作正极：2H＋＋2e－===H2↑；装置②中由于镁不与强碱反应而 Al 和 NaOH 溶液的 反应能自发进行，所以 Al 作负极：Al－3e－＋4OH－===AlO2－ ＋2H2O，Mg 作正极： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

铜片 2H++2e-=H2↑
电流传感器
宏观现象
锌片表面产生气泡 铜片表面产生气泡 开始电流强度较大，随后减弱
思考与交流：
1.为什么电流会逐渐减小？ 2.能否阻止Cu2+在锌片表面还原？
单液原电池
思考1： 锌极上有气泡产生说明什么问题？ 一部分H+直接在锌片表面得电子生成H2
思考2： H+在锌片上得电子会导致什么后果？ 锌失去的电子没有完全经过导线，导致化学
A
Zn
Cu
A
Zn
Cu
H2SO4溶液
ZnSO4溶液 H2SO4溶液
1.锌片可以插入什么溶液中?
2.怎样能使电解质溶液连通构成原电池？
双液—盐桥电池
科学视野
溶液的导电能力与离子的迁移速率有关
阴阳离子的迁移速率接近可以提高导电能力
298.15K时一些离子在水溶液中的离子迁移率U(m2•S-1 • V-1)
双液原电池的工作原理
思考4：盐桥中有电子流过吗？ 没有
思考5：两溶液中的离子能通过盐桥吗？ 只出不进
不能，两溶液中SO42-浓度不变
Zn片
思考6：盐桥中K+和Cl-的移动方向？
K+向正极移动，Cl-向负极移动；
思考7：盐桥有什么作用？
K＋
1.沟通内电路，形成闭合回路；
K＋
2.提供离子，保持两溶液电中性；
能转化成电能效率降低，电池寿命短。
思考3：如何避免H+在锌片上得电子，提高 原电池能量转化效率?
锌片不能伸入H2SO4溶液中
【交流 ·研讨一】 如何改进原电池装置？
再
A
A
探 单
Zn
Cu

负极材料：Zn
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2 正极材料：碳棒
电极反应：2MnO2 ＋ 2H2O ＋ 2e － ===2MnOOH ＋2OH－
还原反应
0
+4
+2
+2
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2
2.二次电池（以铅蓄电池为例）
原电池
（1）放电时的反应： ①负极： Pb（s）＋SO42－（aq）－2e－===PbSO4（s）
电源是能够实际应用的原电池。作为化学电 源的电池有一次电池、可充电电池和燃料电 池等。一次电池只能放电不能充电，使用后 即弃去，可能造成环境污染。可充电电池也 称为二次电池，可以多次反复充电和放电 （手机电池）。而燃料电池的能量转化率较 高，是很有发展前途的新的动力电源。
二、化学电源 1.一次电池——碱性锌锰干电池
（一般情况是电极与电解质溶液反应） （2）二看电极：有两个 活动性不同 的电极（常见为金属 或石墨）。（燃料电池的电极一般为惰性电极）
（3）三看溶液——是否是电解质溶液。
（4）四看两电极间是否形成 闭合回路。
3.工作原理
如图是两种 Cu-Zn 原电池示意图，请填空：
（1）电极：负极为 Zn ，正极为 Cu 。 （2）电极反应；负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：C__u_2＋_＋__2_e_－_=_=__=_C_u_。 （3）电子移动方向和电流方向：电子从 负极 流出经外电路流 入 正极 ；电流从 正极 流出经外电路流入 负极 。
负极
正极
A. 放电时，ClO4-向负极移动
B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C.放电时，正极反应为3CO2+4e－

用导线把锌片和铜片连接起来，插入到稀 H2SO4中所组成的原电池, 叫做Cu-Zn原电池
Cu-Zn原电池 Zn片上Zn溶解，Zn 失电子，发 生 氧化反应。 可表示为：
Zn： Zn－2e=Zn2+
Cu片上产生气泡，H+ 得电子，发生 还原 反应。 可表示为：
Cu：2H++2e=H2↑
定义2：在原电池中，电子流出的一极叫负极， 负极发生氧化反应；电子流入的一极叫正极， 正极发生还原反应。
[实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指 针发生偏转。
[实验结论]：导线中有电流通过。
实验结论:
1.该装置实现了将__化__学__能转化为_电____能。 2.该装置的化学反应本质是:_氧__化__还_原__反__应_____.
2. 原电池
定义1：使化学能转化为电能的的装置，叫做原 电池。
例1.如图装置中，明显有电流产生的是( C )
解析：A项中酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；B项中的两电极材料 与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池；D项 中的装置没有构成闭合回路，不能构成原电池；只有C选项中的装置符合原 电池的构成条件。
例2.［2019·河南省实验中学高一检测］关于原电池及其电极名称的下列 叙述中正确的是（ C ） a. 原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的 属 b. 正极上发生还原反应，一定产生气体 c. 电子流出的一极为负极 d. 阴离子在电解质溶液中向正极移动 解析：a错，构成原电池正极和负极的必须是两种活动性不同的电极，可 以是两种不同 属，也可以是一种 属、一种非 属。b错，原电池中正极上 发生还原反应，但不一定产生气体。c对，原电池中电子流出的一极为负 极，电子由负极流向正极。d错，原电池放电时，电解质溶液中阴离子向 负极移动。

A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的 金属。
B．在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的电 极是正极。
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电 极被还原。
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极。
问题3：你可以从那些方面来判断原电池的正负极？
电极材料、离子移动方向、电子流向、 电流方向、氧化还原方面、实验现象等 等
④ 现象：Zn棒变细，Cu棒 变粗，蓝色溶液变 浅
[问题切入]
问题8：人们发现，按此方法设计的原电池，如果用它做 电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此 不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？
A
单液原电池
H2SO4 溶液 主要原因：负极与阳离子直接接触【说明】由于右图装置中Cu2+与 Zn直接接触，Zn失电子后， Cu2+可以直接在锌片上得到电子，所 以这种原电池的效率不高，电流在短时间内就会衰减。
＊根据组成原电池的两极材料判断：
一般活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
＊根据原电池两极发生的变化来判断：
失电子发生氧化反应是负极， 得电子发生还原反应是正极。
＊根据电子移动方向或者电流的方向来判断：
电流是由正极流向负极； 电子流动方向是由负极流向正极。
1、已知反应 Cu ＋ 2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2 ， 请设计原电池，写出电极反应式。
强到弱的顺序为 (a>c>d>)b
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。
用水果和现有的实验器材试做水果电池
你知道吗？ 2380块橙子能给一个手机充电