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
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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 )
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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－
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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
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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
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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。
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(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
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第四章 化学反应与电能
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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。
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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