6.1.3 电极方程式的书写 化学电源 课件（共24张PPT） 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第三课时 电极反应式的书写
化学电源
6.1.3 电极反应式的书写 化学电源
【复习回顾】下列哪些装置能构成原电池？
构成原电池的条件有哪些？
稀硫酸
Ag
Cu
A
稀硫酸
Zn
Cu
稀硫酸
Zn
Fe
Zn
√
√
√
√
一、原电池正负极的判断方法
6.1.2 原电池的工作原理
电极材料
反应类型
电子流向
电极现象
离子移向
负极
正极
较活泼金属
较不活泼金属或
能导电的非金属
氧化反应
还原反应
电子流出
电子流入
e-
不断溶解
质量减小
电极增重或
有气体产生
阴离子移向
阳离子移向
一、原电池正负极的判断方法
6.1.2 原电池的工作原理
如图所示原电池装置,试判断其电极情况:
(1)若a电极为铝,b电极为锌,X为稀硫酸,则a、b各为什么电极?
a为负极,b为正极。因为铝的活动性大于锌。
(2)若a电极为铝,b电极为锌,X为浓硫酸,则a、b各为什么电极?
a为正极,b为负极。因Al可被浓硫酸钝化而不能继续反应,而锌可以与浓硫酸反应,锌失电子发生氧化反应,故铝电极为正极,锌电极为负极。
注意：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。
一、原电池正负极的判断方法
6.1.2 原电池的工作原理
(3)若a电极为铜,b电极为石墨,则X是什么才能使该装置构成原电池?
石墨是稳定的电极,一般不发生反应,若使该装置构成原电池,则应使铜作负极,电解质溶液X应与铜发生反应。故可选AgNO3溶液或硝酸溶液或FeCl3溶液等。
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二、电极反应式的书写
判断正负极写出总反应式及电极反应式
【例题】
负极(铜)：Cu - 2e- = Cu2+
正极(银)：2Ag+ + 2e- = 2Ag
Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag
Cu
Ag
AgNO3
C
Fe
CuSO4
正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu
负极(铁)：Fe －2e － = Fe2+
Fe ＋ Cu2+＝Fe2＋＋ Cu
作差法
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二、电极反应式的书写
[练习1] 请写出右边原电池的电极反应式。
Mg Al
NaOH溶液
A
2Al + 6H2O + 2 OH－ = 2 [Al(OH)4]- + 3H2↑
分析负极反应过程
2Al - 6e－ ＝ 2Al3+
2Al3+ + 8OH- =2 [Al(OH)4]-
负 极： 2Al +8OH- －6e－ ＝2 [Al(OH)4]-
正 极：总反应－负极反应：
6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑
总反应：
(－)
(＋)
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二、电极反应式的书写
Mg Al
NaOH溶液
A
(－)
(＋)
[练习1] 请写出右边原电池的电极反应式。
四步法
负 极：
Al ＝[Al(OH)4]-
一步：判断正负极
二步：
三步：
四步：
Al－3e－ ＝ [Al(OH)4]-
Al－3e－ +4OH- ＝ [Al(OH)4]-
正 极：
2H2O ＋2e－ ＝2OH—＋ H2↑
总反应：
2Al + 6H2O + 2 OH－ = 2 [Al(OH)4]- + 3H2↑
×2
×3
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二、电极反应式的书写
四步法——电极反应式书写方法：
【归纳总结】
判
找
标
配
准确找出电极反应物和电极产物
准确判断电池的正、负极
根据有关元素化合价变化标出电子得失数目
根据环境配平电荷，最后根据原子个数配平电极反应式
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三、化学电源
无处不在的电池
普通干电池
手机电池
钮扣电池
笔记本电脑专用电池
心脏起搏器电池
氢氧燃料电池
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三、化学电源
你能将下列电池进行简单的分类吗？
小鹏 P7
锂电池组
宝马
氢燃料电池组
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三、化学电源
宝马
氢燃料电池组
小鹏 P7
锂电池组
宝马
氢燃料电池组
一次电池
二次电池
燃料电池
宝马
氢燃料电池组
一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。
常见的一次电池有普通锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
1. 一次电池
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三、化学电源
1. 一次电池
普通锌锰干电池
石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。
总反应
负极
正极
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ == Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
Zn﹣2e- === Zn2+
2MnO2 + 2NH4+ + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑
优点：制作简单，便于携带，价格便宜；
缺点：放电时间短，电压下降快；容易漏液（锌外壳变薄）糊状NH4Cl显酸性
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三、化学电源
1. 一次电池
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2 糊
改进
①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；
②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。
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三、化学电源
1. 一次电池
碱性锌锰干电池
电池总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
负极：Zn + 2OH– – 2e– =Zn(OH)2
正极：2MnO2 + 2H2O +2e– = 2MnOOH + 2OH–
锌粉取代锌筒，KOH取代NH4Cl，增大接触面积
加快反应速率，减少电池内阻，电流大电压高寿命长
0 +4 +3 +2
pH值增大
Zn—MnO2 —KOH
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三、化学电源
2. 二次电池
放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。
常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。
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三、化学电源
2. 二次电池
铅酸蓄电池
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
放
电
总反应
负极
?
正极
?
工作原理：
Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
Pb +?SO42-﹣2e- === PbSO4
?
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- == PbSO4 + 2H2O
?
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三、化学电源
2. 二次电池
锂离子电池
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三、化学电源
以钻酸锂—石墨锂电池为例：
Li1-xCoO2 + LixC6 LiCoO2 + 6C
放电
充电
放
电
总反应
负极
?
正极
?
Li1-xCoO2 + LixC6 === LiCoO2 + 6C
LiC6﹣xe- === 6C + xLi+
Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- === LiCoO2
3. 燃料电池
将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置
具有清洁、安全、高效等特点。
燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。
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三、化学电源
3. 燃料电池
电解质
H2SO4溶液
总反应
负极
?
正极
?
2H2 + O2 === 2H2O
2H2 - 4e- === 4H+
O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O
氢氧燃料电池
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三、化学电源
3. 燃料电池
氢氧燃料电池
电解质
KOH溶液
总反应
2H2 + O2 === 2H2O
负极
?
正极
?
2H2 + 4OH- - 4e- === 4H2O
O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-
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三、化学电源
3. 燃料电池
甲烷燃料电池
电解质
电解质溶液为H2SO4
电解质溶液为KOH
总反应
负极
?
正极
?
CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32? + 3H2O
?
CH4 + 2H2O - 8e- === CO2 + 8H+
CH4 + 10OH- - 8e- === CO32? + 7H2O
?
2O2 + 8H+ + 8e- == 4H2O
2O2 + 8e- + 4H2O === 8OH-
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三、化学电源
6.1.3 电极反应式的书写 化学电源
三、化学电源
①总反应式：
②负极反应式：
③正极反应式：
化学电源中电极反应书写的思维模板
归纳
陌生的化学电源总反应式会给出。
（-）还原剂 - ne- = 氧化产物
（+）氧化剂 + ne- = 还原产物
四步法配平离子方程式
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【练1】下列化学电池属于高效、环境友好电池的是
A．镍镉电池 B．锌锰电池
C．铅蓄电池 D．氢氧燃料电池
D
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【练2】普通锌锰干电池的简图如图所示，该电池工作时的总反应为Zn+2NH4+ +2MnO2=[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O，关于锌锰干电池的下列说法中正确的是
A．当该电池电压逐渐下降后，能重新充电复原
B．电池工作一段时间后，碳棒会逐渐变细
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0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25 g
D
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【练3】燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是
A．O2在b电极上发生氧化反应
B．电解质溶液中OH-向正极移动
C．该装置实现了电能到化学能的转化
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D