6.1 化学电池 课件（20张PPT）

(共21张PPT)
第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化
化学电池
上节课回顾
Zn(-): Zn-2e-=Zn2+
Cu(+): 2H+ +2e-=H2↑
自发进行的总反应：
Zn + 2H+ = Zn2++H2↑
构成原电池的条件
(1) 一个反应——自发进行的氧化还原反应（放热反应）。
(2)两个电极——活动性有差异的金属或者非金属导电材料（石墨碳棒）。
（3）电解质溶液。
（4）构成闭合回路。
电解质溶液
失e，沿导线传递，有电流产生
阳离子
负极
正极
阳离子
电子不下水，离子不上岸
原电池基本工作原理
请判断以下能否形成原电池，如果能形成，负极是哪一极？
稀硫酸
Al
Mg
A
氢氧化钠
Al
Mg
A
稀硝酸
Fe
Cu
A
浓硝酸
Fe
Cu
A
稀硫酸
硫酸铜
Zn
原电池的两极判断方法
1.利用活泼性判断
较活泼为负极；较不活泼为正极。
2.利用微粒移动判断
电子e-
电流
阳离子朝正极移；
阴离子朝负极移。
3.利用实验现象判断
负极：溶解减轻
正极：气泡；增重；无现象。
4.根据氧化还原反应
氧化反应→负极 还原反应→正极
CuSO4溶液
Fe2(SO4)3溶液
电流不稳定，逐渐减小。
电流稳定但电流小。
电流稳定且电流大。
特点：离子单向移动，选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
常见的原电池装置
原电池原理的应用
1.比较金属活动性的强弱
例1.把a、b、c、d四块金属浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池．若a、b相连时，a上发生氧化反应；c、d相连，d上有气体逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，H+ 向b极移动．则四种金属的活动顺序为（　　）
A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞b＞d C.a＞c＞d＞b D.b＞d＞c＞a
2.加快反应速率
形成原电池是加快反应速率的一种方法，如：锌与稀硫酸反应时，用粗锌比用纯锌反应速率快；或者滴入少量CuSO4溶液，形成原电池，加快产生H2速率。
3.金属的防腐方法
如：白铁（镀锌铁）的使用；远洋轮船底部焊接锌块……
牺牲阳极的阴极保护法原理（牺牲更活泼的金属）。
4.制作化学电源
请以该反应2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+设计原电池
生活中的电池
1.化学电源概述
(1)化学电源的分类
是各种化学电源的雏形，常分为如下三类：
①一次电池：也叫做 ，放电后不可再充电的电池。
②二次电池：又称 或 ，放电后可以再充电而反复使用的电池。
③燃料电池：一种连续地将 和 的化学能直接转化为电能的化学电源。
原电池
干电池
可充电电池
蓄电池
燃料
氧化剂
普通锌锰干电池 碱性锌锰干电池
示意图
构造 负极：_____
正极：_______
电解质溶液：氯化铵和氯化锌 负极反应物：_____
正极反应物：_________
电解质溶液：_________
一次电池：锌锰干电池
锌筒
石墨棒
锌粉
二氧化锰
氢氧化钾
工作原理 负极：Zn－2e－＋ ===
正极：__________________
________________
总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2 ===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 负极：___________________
___________
正极：______________________
___________________
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O ===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
2MnO2＋2H＋＋2e－
===2MnO(OH)
Zn＋2OH－－2e－===
Zn(OH)2
2MnO2＋2H2O＋2e－===
2MnO(OH)＋2OH－
原电池电极反应式书写方法
1.先确定正负极，找出氧化剂和还原产物，还原剂和氧化产物。
注意1：结合电解质溶液特点，电极产物应稳定存在。
银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，如图所示，总反应式：
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(1)负极反应物：_____，正极反应物：______，电解质溶液__________。
(2)电极反应式，负极：_____________________________；
正极：________________________________。
锌粉
Ag2O
KOH溶液
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2.若已知总反应式，一般可先书写简单的一极反应式，然后总反应式减去该电极反应式，即得到另一极的电极反应式。
注意2：在得失电子守恒原则下相减。
一次电池：银锌电池
铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
(1)负极是 ，正极是 ，电解质溶液是 。
(2)放电反应原理
①负极反应式是 ；
②正极反应式是 ；
③放电过程中，负极质量的变化是 ，H2SO4溶液的浓度 。
Pb
PbO2
H2SO4溶液
增大
减小
二次电池——铅酸蓄电池
总反应式为：Li＋MnO2===LiMnO2。
负极：_____________。
正极：_________________________。
Li－e－===Li＋
Li＋＋e－＋MnO2===LiMnO2
二次电池——锂金属电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
锂电池
Li (负极)
MnO2 (正极)
锂盐作电解质 (非水溶液介质)
【组成】
特点： 高能电池、质轻、电压高 、工作效率高和储存寿命长。
用途：电脑、照相机、手表、心脏起搏器、火箭等。
把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
新型燃料电池
燃料电池
燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转化为 的化学电源。电极本身不包含 ，只是一个催化转化元件。
2.氢氧燃料电池
(1)基本构造
燃料
氧化剂
电能
活性物质
1.酸性电解质：
2.碱性电解质
3.熔融碳酸盐
正极： O2＋4e-＋2CO2＝2CO32-
4.固体氧化物—（传导O2-）
正极： O2＋4e-＝2O2-
正极: O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
燃料电池正极反应式四种写法归纳
正极： O2 ＋4H＋＋4e- ＝ 2H2O
CH4燃料电池（碱性介质）
1.燃料电池总反应：　
2.正极：
3.负极：
CH4+2OH-+2O2 = CO32- +3H2O
2O2+4H2O+8e- = 8OH-
CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O
CH4燃料电池（酸性介质）
1.燃料电池总反应：
2.正极反应：
3.负极反应：①-②×2，得：
CH4+2O2=CO2+2H2O ①
O2+4H++4e-=2H2O ②
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
（3）甲醇燃料电池（酸性介质）
总反应：
正极的电极反应式为：
负极的电极反应式为：
2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
3O2+12e-+12H+ = 6H2O
2CH3OH -12e-+2H2O = 12H++ 2CO2
甲醇燃料电池（碱性介质）
总反应式：
正极的电极反应式为：
负极的电极反应式为：
2CH3OH + 3O2 +4KOH = 2K2CO3 + 6H2O
3O2+12e- + 6H2O =12OH-
2CH3OH -12e-+16OH- = 2CO32- +12H2O