(共18张PPT)
第一节 第一课时 原电池的工作原理
[目标]1.知道原电池的工作原理,会判断原电池的正、负极。
2.会写原电池的电极反应式和电池总反应方程式。
3.能利用氧化还原反应设计原电池。
[重点]原电池的工作原理 [难点]原理应用和电极反应式书写
一、目标导学
二、自主学习
[时间]15min
[内容]结合课本、笔记完成优化设计p.50-51
一、原电池及其工作原理 将化学能转化成电能的装置。
负极
正极
阴
阳
e-
e-
e-
负失正得 正正负负
电子不下水 离子不上岸
[构成]
[原理]
[负极]
[正极]
电解液
还原剂-ne-→氧化产物
氧化剂+ne-→还原产物
三、合作学习
两极一液一线一反应
二、原电池正负极的判断方法
判断依据 负极 正极
化合价变化
电子流向
电流流向
离子移向
电极材料
电极现象
1.单液原电池
(1)电子流向：
(2)电流流向：
(3)离子方向：
(4)负极反应及类型：
(5)正极反应及类型：
(6)总反应：
三、两种典型原电池
理论上的现象 实验观察到的现象
锌片逐渐溶解
铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转
[现象分析]
[问题]为什么锌片表面附着红色固体，电流逐渐衰减？
锌片逐渐溶解，表面有红色物质生成
铜片上有红色物质析出
电流表指针发生偏转后，示数逐渐减小
解决问题的关键：还原剂Zn与氧化剂CuSO4不直接接触
[现象]
电流表指针不偏转
两个溶液间缺少离子导体，无法形成闭合回路。
[疑问]为什么没有电流？该如何解决？
2.双液原电池
[实验4-1]
盐桥
电流表指针偏移，铜片表面有铜析出，
锌片逐渐溶解，持续产生稳定的电流。
[实验现象]
装有KCl饱和溶液的琼胶
琼胶:防止管中溶液流出
Cl-、K+在其中自由移动
盐桥
Zn2+
e-
e-
Zn
Cu2+
Cu
K+
K+
Cl-
Cl-
[电子运动方向]
[电流流动方向]
[离子运动方向]
[电极反应式]
[总反应]
盐桥的作用：(1)沟通内电路，形成闭合回路 (2)提供离子，使溶液呈电中性
(3)避免直接接触，提高原电池效率
[工作原理]
1.比较金属的活动性强弱
四、原电池原理的应用
两种金属分别作原电池的两极时，一般活泼作负极。
[练习]把a、b、c、d四块金属板浸入稀硫酸中,用导线两两相连,可以形成原电池。若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,c溶解;a、c相连时,c极上产生大量气泡;b、d相连时,b极上产生大量气泡。四种金属的活动性顺序是( )
A.a>c>d>b B.c>a>b>d C.a>c>b>d D.c>a>d>b
[思考]在Mg-Al-NaOH溶液形成的原电池的中，负极是那种金属？
2.增大化学反应速率
一个氧化还原反应，构成原电池时会加快反应速率。
[练习]用铁片与稀硫酸反应制氢气时,下列不能使氢气生成速率增大的是( )。
A.加热 B.不用稀硫酸,改用98%浓硫酸
C.加少量硫酸铜溶液 D.不用铁片,改用铁粉
3.设计原电池
[练习]利用反应 Cu+2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2 ，设计原电池，画出原电池装置图，指出所用电极材料，并写出电极反应式。
[思路点拨]
(1)总反应拆成两个半反应
(2)确定电极材料
(3)确定电解质溶液
(4)构成闭合回路
原电池模型
负极
正极
氧化反应
还原反应
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
隔膜/盐桥
-
+
e-
A
e-
四、复述检测
[达标检测1]判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。( )
(2)在原电池中,发生还原反应的一极一定是正极。( )
(3)用Mg、Al分别作电极,用NaOH溶液作电解质溶液组成的原电池,Mg为负极。( )
(4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生。( )
(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。( )
[达标检测2]如图,以锌片、铜片为电极,稀硫酸为电解质溶液组成的原电池。
(1)该原电池的负极是 ,电极反应式为 ;正极是 ,电极反应式为 。
(2)该原电池总反应的离子方程式为 ,
电池工作过程中,铜片上的现象是 ;工作一段
时间后,电解质溶液的pH 。
[达标检测3]如图为双液原电池装置示意图,下列叙述中正确的是( )。
A.铜离子在铜片表面被还原
B.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.铜是正极,铜片上有气泡产生
[达标检测4]下图所示装置中能组成原电池的是( )。
[达标检测5]控制合适的条件,将反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( )。
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.灵敏电流计读数为零时,反应达到化学
平衡状态
D.灵敏电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2
固体,乙中石墨电极为负极(共18张PPT)
第一节 第二课时 化学电源
[目标]1.知道化学电源的分类及特征 。
2.能说出常见的化学电源的工作原理,会写电极反应式。
3.能利用相关信息分析未知新型电池的工作原理。
[重点]常见的化学电源 [难点]新型电池的工作原理
一、目标导学
二、自主学习
[时间]15min
[内容]结合课本、笔记完成优化设计p.50-51
一次电池
二次电池
燃料电池
干电池 纽扣电池
铅蓄电池 锂离子电池
氢氧燃料电池
优点
标准
能便携 易维护
效率高 供能稳
易控制 可塑形
比能量大
比功率大
储存时间长
一、化学电池分类
三、合作学习
总反应
负极
正极
1.一次电池
普通锌锰电池
[负 极]
[正 极]
[电解质]
[优点]制作简单、价格便宜。
[缺点]电池电量小，NH4Cl显酸性，易发生气涨或漏液，
腐蚀设备，闲置过久，也会失效。
Zn
MnO2
NH4Cl
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑
Zn﹣2e- = Zn2+
2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnO(OH) + 2NH3↑
1.一次电池
碱性锌锰电池
总反应
负极
正极
[优点]电流稳定，比能量大、寿命长,不会气涨或漏液。
[缺点]多数只能一次使用，不能充电，价格较贵。
[负 极]
[正 极]
[电解质]
Zn
MnO2
KOH
Zn + 2OH-﹣2e- = Zn(OH)2
2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH-
Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnO(OH) + Zn(OH)2
1.一次电池
纽扣锌银电池
总反应
负极
正极
Zn + 2OH-﹣2e- = Zn(OH)2
Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH-
[优点]比能量大、电压稳定，储存时间长，适
宜小电流连续放电。
Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag
[负 极]
[正 极]
[电解质]
Zn
Ag2O
KOH
[缺点]多数只能一次使用，不能充电，电流小。
2.二次电池
铅蓄电池
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
放 电 总反应
负极
正极
Pb + - 2e- = PbSO4
PbO2 + 4H+ + + 2e- = PbSO4 + 2H2O
Pb
PbO2
H2SO4
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
[负 极]
[正 极]
[电解质]
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
PbO2
Pb
H2SO4
充 电 总反应
阴极
阳极
PbSO4 + 2e- = Pb +
PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ +
2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4
[优点]
电压稳定、使用方便
安全可靠、价格低廉
[缺点]比能量低、笨重
2.二次电池
铅蓄电池
[负 极]
[正 极]
[电解质]
[负 极]Li(嵌锂石墨)
[正 极]LiCoO2(钴酸锂)
[电解质]LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液
Li1-xCoO2 + LixCy LiCoO2 + Cy
放电
充电
负极: LixCy-xe-=xLi++Cy
正极: Li1-xCoO2 +xLi+ + xe-= LiCoO2
2.二次电池
锂离子电池
[放 电]
[充 电]
阴极: xLi++Cy+xe-=LixCy
阳极: LiCoO2- xe-= Li1-xCoO2 +xLi+
电解质
总反应
负 极
正 极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
酸性条件下工作原理：
H2SO4溶液
2H2 + O2 = 2H2O
3.燃料电池
燃料电池能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。
以氢氧燃料电池为例
电解质
总反应
负 极
正 极
2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
碱性条件下工作原理：
KOH溶液
2H2 + O2 = 2H2O
3.燃料电池
以氢氧燃料电池为例
电解质
总反应
负 极
正 极
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
中性条件下工作原理：
H2O
2H2 + O2 = 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+
3.燃料电池
以氢氧燃料电池为例
1.确定原电池正、负极及放电物质
2.书写电极反应式。
①写出反应物和生成物
②确定得失电子数
③考虑环境、电荷守恒、原子守恒
④复杂反应式=总反应-简单反应式
⑤放电和充电的电极反应式相反
二、电极反应式书写
[例]可充电Zn-O2电池
[电解质参与反应规律]
①酸性介质中，若生成OH-,结合H+→H2O
碱性介质中，若生成H+，结合OH-→H2O
②碱性介质中，若生成CO2，结合OH-→CO32-
③碱性介质中，若生成金属阳离子，则可能结合OH-→沉淀M(OH)n
④溶液中不存在O2-，在酸性环境中结合H+，生成H2O
在中性或碱性环境结合H2O，生成OH-
[达标检测1]分别写出CH3OH在KOH、H2SO4溶液中形成燃料电池的总反应式和电极反应式。
四、复述检测
[达标检测2]分别写出CH4在KOH、H2SO4溶液中形成燃料电池的总反应式和电极反应式。
[达标检测3]以LiAlCl4为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时Li+嵌入Li1-xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示。书写放电、充电的电极反应式。
[达标检测4]铝-空气电池的工作原理如图所示。书写放电的电极反应式。
[达标检测5]质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。书写放电的电极反应式。
