《原電池原理及應(yīng)用》PPT課件

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1、 第 四 節(jié) 原 電 池 原 理 及 其 應(yīng) 用一 、 原 電 池二 、 化 學(xué) 電 源1. 原 電 池 的 原 理2.原 電 池 的 形 成 條 件3.應(yīng) 用 練 習(xí) Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2失 去 2e-得 到 2 e-電 能 如 果 我 們 設(shè) 法 使 氧 化 還 原 反 應(yīng) 轉(zhuǎn) 移的 電 子 作 定 向 移 動(dòng) ， 產(chǎn) 生 電 流 ， 那 么 就能 實(shí) 現(xiàn) 化 學(xué) 能 向 的 轉(zhuǎn) 化 。稀 硫 酸 實(shí) 驗(yàn) 探 究 ：這 種 把 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 裝 置 叫 做 原 電 池 稀 硫 酸稀 硫 酸 稀 硫 酸 稀 硫 酸 CuZn H+SO42-H+工

2、作 原 理鋅 片 :Zn 2e- = Zn2+ 銅 片 :2H+ 2e- = H2 (氧 化 反 應(yīng) ）(還 原 反 應(yīng) ）（ 正 極 ） （ 負(fù) 極 ） 電 子 鋅 片 經(jīng) 導(dǎo) 線 流 向 銅 片 ， 鋅 片 溶 解 。銅 片 上 冒 氣 泡 。裝 置 中 電 子 定 向 移 動(dòng) ， 形 成 電 流 ，實(shí) 現(xiàn) 了 化 學(xué) 能 向 電 能 轉(zhuǎn) 化 。這 種 把 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能的 裝 置 叫 做 原 電 池 。 總 反 應(yīng) 方 程 式 ： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 實(shí) 驗(yàn) 探 討 :原 電 池 的 形 成 條 件 和 原 理1.哪 種 裝 置 可 以 形 成 原

3、電 池 ？2.正 負(fù) 極 各 為 什 么 物 質(zhì) ？ 兩 極 上 各 發(fā) 生 什 么 變 化 ？3.電 子 的 流 動(dòng) 方 向 如 何 ？稀 H 2SO4Fe Cu (C)(A) (B) (D)CuSO4稀 H2SO4Zn C Zn Cu 稀 H2SO4Zn Cu 1.哪 種 裝 置 可 以 形 成 原 電 池 ？2.正 負(fù) 極 各 為 什 么 物 質(zhì) ？ 兩 極 上 各 發(fā) 生 什 么 變 化 ？3.電 子 的 流 動(dòng) 方 向 如 何 ？稀 H 2SO4Fe Cu(A) 鐵 片 :Fe 2e- = Fe2+ 銅 片 :2H+ 2e- = H2 (氧 化 反 應(yīng) ）(還 原 反 應(yīng) ）（ 正

4、極 ） （ 負(fù) 極 ） 鐵 片 溶 解 。銅 片 上 冒 氣 泡 。電 子 由 鐵 片 經(jīng) 導(dǎo) 線 流 向 銅 片 。 實(shí) 驗(yàn) 探 討 :原 電 池 的 形 成 條 件 和 原 理 Fe + 2H + = Fe2+ + H2 實(shí) 驗(yàn) 探 討 :原 電 池 的 形 成 條 件 和 原 理1.哪 種 裝 置 可 以 形 成 原 電 池 ？2.正 負(fù) 極 各 為 什 么 物 質(zhì) ？ 兩 極 上 各 發(fā) 生 什 么 變 化 ？3.電 子 的 流 動(dòng) 方 向 如 何 ？稀 H 2SO4Zn C(B) 鋅 片 :Zn 2e- = Zn2+ 石 墨 棒 :2H+ 2e- = H2 (氧 化 反 應(yīng) ）(還

5、原 反 應(yīng) ）（ 正 極 ） （ 負(fù) 極 ） 鋅 片 溶 解 。石 墨 棒 上 冒 氣 泡 。電 子 由 鋅 片 經(jīng) 導(dǎo) 線 流 向 石 墨 棒 。Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 1.哪 種 裝 置 可 以 形 成 原 電 池 ？2.正 負(fù) 極 各 為 什 么 物 質(zhì) ？ 兩 極 上 各 發(fā) 生 什 么 變 化 ？3.電 子 的 流 動(dòng) 方 向 如 何 ？Zn Cu(C) 鋅 片 :Zn 2e- = Zn2+ 銅 片 :Cu 2+ 2e- = Cu (氧 化 反 應(yīng) ）(還 原 反 應(yīng) ）（ 正 極 ） （ 負(fù) 極 ） 鋅 片 溶 解 。銅 片 上 有 銅 析 出 ， 質(zhì) 量 增

6、加 。電 子 由 鋅 片 經(jīng) 導(dǎo) 線 流 向 銅 片 。CuSO 4 實(shí) 驗(yàn) 探 討 :原 電 池 的 形 成 條 件 和 原 理Zn + Cu 2+ = Zn 2+ + Cu 1.哪 種 裝 置 可 以 形 成 原 電 池 ？2.正 負(fù) 極 各 為 什 么 物 質(zhì) ？ 兩 極 上 各 發(fā) 生 什 么 變 化 ？3.電 子 的 流 動(dòng) 方 向 如 何 ？(D)稀 H 2SO4Zn Cu 該 裝 置 不 能 形 成 閉 合 回 路 ，不 能 組 成 原 電 池 。 實(shí) 驗(yàn) 探 討 :原 電 池 的 形 成 條 件 和 原 理 1.原 電 池 的 形 成 條 件（ 1） 有 兩 種 活 潑 性 不

7、 同 的 金 屬 （ 或 金 屬 與非 金 屬 ） 做 電 極 ； 負(fù) 極 ： 活 潑 金 屬 的 一 極 ； 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) 正 極 ： 不 活 潑 金 屬 或 非 金 屬 的 一 極 ； 發(fā) 生 還 原 反 應(yīng)（ 2） 兩 電 極 必 須 插 入 電 解 質(zhì) 溶 液 中 ； 電 極 能 與 電 解 質(zhì) 溶 液 中 的 某 種 成 分 發(fā)生 氧 化 還 原 反 應(yīng) （ 3） 形 成 閉 合 回 路 。 2.原 電 池 的 原 理較 活 潑 的 金 屬 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 電 子 從較 活 潑 的 金 屬 （ 負(fù) 極 ） 流 向 較 不 活 潑的 金 屬 或 非 金 屬 （ 正

8、 極 ） 原 電 池 構(gòu) 成 條 件 ：3.形 成 閉 合 回 路 （ 導(dǎo) 線 連 接或 直 接 接 觸 且 電 極 插 入 電 解 質(zhì)溶 液 ）1.活 潑 性 不 同 的 兩 電 極2.電 解 質(zhì) 溶 液4、 自 發(fā) 的 氧 化 還 原 反 應(yīng)小 結(jié) 原 電 池電 極 名 稱 與 電 極 反 應(yīng) ：負(fù) 極 正 極（ 或 能 導(dǎo) 電 的 非 金 屬 ）陽(yáng) 離 子 得 電 子還 原 反 應(yīng)較 活 潑 的 金 屬金 屬 失 電 子氧 化 反 應(yīng) 較 不 活 潑 的 金 屬e-I 練 習(xí) 1 有 A、 B、 C三 種 金 屬 ， 兩 兩 接 觸 后跟 稀 硫 酸 反 應(yīng) 。 判 斷 這 三 種 金

9、屬 的活 動(dòng) 性 順 序 。2.原 電 池 的 原 理較 活 潑 的 金 屬 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 電 子 從較 活 潑 的 金 屬 （ 負(fù) 極 ） 流 向 較 不 活 潑的 金 屬 或 非 金 屬 （ 正 極 ）稀 H2SO4( ) 稀 H2SO4( ) 稀 H2SO4( )A AB B C C0000 0000 0000C B A 練 習(xí) 2 A、 B、 C三 種 金 屬 ， 把 A浸 入 C硝 酸鹽 中 ， A的 表 面 有 C析 出 ， A與 B組成 原 電 池 時(shí) ， B為 電 池 的 負(fù) 極 。 判 斷這 三 種 金 屬 的 活 動(dòng) 性 順 序 。2.原 電 池 的 原 理較

10、 活 潑 的 金 屬 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 電 子 從較 活 潑 的 金 屬 （ 負(fù) 極 ） 流 向 較 不 活 潑的 金 屬 或 非 金 屬 （ 正 極 ）B A C 2.原 電 池 的 原 理較 活 潑 的 金 屬 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 電 子 從較 活 潑 的 金 屬 （ 負(fù) 極 ） 流 向 較 不 活 潑的 金 屬 或 非 金 屬 （ 正 極 ） 在 原 電 池 中 ， 氧 化 反 應(yīng) 和還 原 反 應(yīng) 不 在 同 一 處 進(jìn) 行 ， 不存 在 相 互 阻 礙 ， 反 應(yīng) 速 率 比 沒(méi)有 形 成 原 電 池 時(shí) 要 快 得 多 。 思 考 下 列 方 法 不 能 加 快

11、鋅 粒 與 稀 硫 酸 反 應(yīng) 速 率 的是 ：A.使 用 含 有 雜 質(zhì) 銅 的 鋅 粒B.加 入 少 量 CuSO4C.加 熱D.加 入 少 量 Na2SO42.原 電 池 的 原 理較 活 潑 的 金 屬 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 電 子 從較 活 潑 的 金 屬 （ 負(fù) 極 ） 流 向 較 不 活 潑的 金 屬 或 非 金 屬 （ 正 極 ）能 ， 形 成 微 型 原 電 池能 ， 形 成 微 型 原 電 池能 ， 升 高 溫 度 ， 反 應(yīng) 速 率 加 快不 能 1、 左 圖 所 示 裝 置中 ， 屬 于 原 電 池 的是 （ ） 不 能 構(gòu) 成原 電 池 的 說(shuō) 明 理 由 ？2

12、、 是 原 電 池 的 標(biāo)出 電 子 流 向 ， 確 定正 負(fù) 極 。3、 是 原 電 池 的 寫出 電 極 反 應(yīng) 式 ， 電池 總 反 應(yīng) 式 。例 題 1AD 裝 置 反 應(yīng) 式負(fù) 極 Zn 2e- = Zn2+正 極 2H+ + 2e- = H2總 反 應(yīng) Zn + 2H+ = Zn2+ + H2負(fù) 極 Cu 2e- = Cu2+正 極 2Ag+ + 2e- = 2Ag總 反 應(yīng) Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2 Ag 練 習(xí)1、 下 列 關(guān) 于 原 電 池 的 敘 述 正 確 的 是A、 構(gòu) 成 原 電 池 的 正 極 和 負(fù) 極 必 須 是 兩 種不 同 的 金 屬B、

13、原 電 池 是 將 化 學(xué) 能 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 裝 置C、 原 電 池 中 電 子 流 出 的 一 極 是 負(fù) 極 ， 該極 被 還 原D、 原 電 池 放 電 時(shí) ， 電 流 的 方 向 是 從 負(fù) 極到 正 極 B 2、 將 A、 B、 C、 D四 塊 不 同 金 屬 片 浸 入稀 硫 酸 中 ， 用 導(dǎo) 線 兩 兩 相 連 可 組 成 原 電池 。 若 A、 B相 連 形 成 原 電 池 時(shí) ， A為 負(fù)極 ； C、 D相 連 形 成 原 電 池 時(shí) ， C為 負(fù) 極 ，A、 C相 連 形 成 原 電 池 時(shí) ， C極 上 有 大 量氣 泡 產(chǎn) 生 ； B、 D相 連 形 成 原

14、 電 池 時(shí) ， B極 上 有 大 量 氣 泡 產(chǎn) 生 。 則 該 4種 金 屬 的活 動(dòng) 性 由 大 到 小 的 正 確 順 序 是A、 CABD B、 ABCDC、 ACDB D、 DBACC 3、 某 原 電 池 的 總 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為 ： 2Fe3+Fe = 3Fe2+，不 能 實(shí) 現(xiàn) 該 反 應(yīng) 的 原 電 池 組 成 是A、 正 極 為 銅 ， 負(fù) 極 為 鐵 ， 電 解 質(zhì) 溶 液 為 FeCl3溶 液B、 正 極 為 碳 ， 負(fù) 極 為 鐵 ， 電 解 質(zhì) 溶 液 為 Fe(NO3)3溶 液C、 正 極 為 鐵 ， 負(fù) 極 為 鋅 ， 電 解 質(zhì) 溶 液 為

15、 Fe2(SO4)3溶 液D、 正 極 為 銀 ， 負(fù) 極 為 鐵 ， 電 解 質(zhì) 溶 液 為 CuSO 4溶 液CD 二 、 化 學(xué) 電 源1、 干 電 池 (普 通 鋅 錳 電 池 ）干 電 池 用 鋅 制 桶 形 外 殼 作負(fù) 極 ， 位 于 中 央 的 頂 蓋 有銅 帽 的 石 墨 作 正 極 ， 在 石墨 周 圍 填 充 NH4Cl、 ZnCl2和 淀 粉 作 電 解 質(zhì) 溶 液 ， 還填 充 MnO2的 黑 色 粉 末 吸 收正 極 放 出 的 H 2。 干 電 池 2、 蓄 電 池（ 1） 鉛 蓄 電 池 正 極 材 料 上涂 有 棕 褐 色的 PbO2， 負(fù) 極材 料 是 海

16、綿狀 的 金 屬 鉛 ，兩 極 浸 在H2SO4溶 液 中 。 氫 氧 燃 料 電 池 Pt電 極H2 O2氫 氧 燃 料 電 池 模 擬K OH航 天 技 術(shù) 上 使 用 的 一 種 電 池 ，它 具 有 高 能 、 輕 便 、 不 污 染環(huán) 境 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 用 Pt做 電 極 ，KOH溶 液 做 電 解 液 ， 因 其 反 應(yīng)與 氫 氧 燃 燒 相 似 ， 故 稱 為 氫氧 燃 燒 電 池 。 請(qǐng) 寫 出 各 電 極的 電 極 反 應(yīng) 。 氫 氧 燃 料 電 池 鋰 電 池 干 電 池疊 層 電 池 紐 扣 電 池各 類 電 池 干 電 池 中 含 有 NH4Cl、 ZnCl2、 Mn

17、O2等 糊 狀 物 ， 以 石墨 為 正 極 材 料 ， 其 工 作 原 理 為 ：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O（ 1） 寫 出 干 電 池 放 電 時(shí) 負(fù) 極 反 應(yīng) 式 _（ 2） 正 極 反 應(yīng) 前 后 經(jīng) 歷 了 兩 個(gè) 過(guò) 程 ， 該 過(guò) 程 的 反應(yīng) 式 依 次 為 ： _、 _。（ 3） 如 果 沒(méi) 有 MnO 2的 參 與 ， 干 電 池 能 否 持 續(xù) 工 作 ？為 什 么 ？ 例 題 2Zn - 2e- = Zn2+2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2H2+ 2MnO2 = Mn2O3 + H2O不 能 ， 碳 棒 周 圍 聚

18、 集 氫 氣 泡 ， 阻 礙NH 4+得 電 子 （ 即 電 池 內(nèi) 阻 增 大 ） 1、 有 一 銀 鋅 電 池 ， 其 電 極 分 別 是 Ag2O和 Zn， 電極 反 應(yīng) 為 ： Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-下 列 敘 述 正 確 的 是 （ ）A、 電 流 由 鋅 經(jīng) 導(dǎo) 線 流 向 Ag2OB、 Zn為 正 極 ， Ag2O為 負(fù) 極C、 放 電 時(shí) ， 負(fù) 極 區(qū) 溶 液 pH減 小D、 放 電 時(shí) ， 電 解 液 成 分 不 變CD 2、 熔 融 鹽 燃 料 電 池 具 有 高 的 放 電 效 率 ， 因 而 受 到重 視 ，

19、可 用 Li2CO3和 Na2CO3的 熔 融 鹽 混 合 物 作 電 解質(zhì) ， CO為 負(fù) 極 燃 氣 ， 空 氣 與 CO2的 混 合 氣 為 正 極 助燃 氣 ， 已 制 得 在 6500C下 工 作 的 燃 料 電 池 ， 試 完 成有 關(guān) 的 電 極 反 應(yīng) 式 ：負(fù) 極 反 應(yīng) 式 為 ： 2CO+2CO32-=4CO2+4e-正 極 反 應(yīng) 式 為 ： _電 池 總 反 應(yīng) 式 ： _2CO2+O2=2CO32-4e-2CO+O2=2CO2 小 結(jié) ：原 電 池 定 義構(gòu) 成 條 件電 極 名 稱 、 電 極 反 應(yīng)電 池 總 反 應(yīng) 現(xiàn) 象計(jì) 算 電 極 表 面溶 液 中外 電

20、 路 中 外 電 路（ 電 子 流 動(dòng) ）內(nèi) 電 路（ 離 子 流 動(dòng) ） 閉合回路負(fù) 極氧 化本 身 失 電 子 溶 解或 通 入 的 還 原 劑 反 應(yīng) 正 極還 原溶 液 中 氧 化 劑 得 電 子或 電 極 表 面 覆 蓋 的 氧 化 劑 得電 子 或 通 入 的 氧 化 劑 得 電 子氧 化 還 原 反 應(yīng)以 得 失 電 子 數(shù) 相 等 疊 加 1、 用 銅 片 、 銀 片 和 硝 酸 銀 組 成 的 原 電池 ， 正 極 上 發(fā) 生 的 電 極 反 應(yīng) 是 （ ）A 2H+ + 2e- = H2B Cu - 2e- = Cu2+C Cu2+ + 2e- = CuD Ag+ + e-

21、 = Ag 課外練習(xí)D 2、 原 電 池 表 如 果 把 Cu、 Zn與 稀 H2SO4構(gòu)成 的 示 為 Cu Zn， 則 下 面 能 表 示 原電 池 的 是 ： （ ）A Cu Cu B Cu Zn C Zn C D Zn Cu 42SOH42SOH稀 4CuSOClNH 4 OHHC 52B、 C 3、 將 鋅 片 和 銅 片 用 導(dǎo) 線 連 接 置 于 同 一 稀硫 酸 溶 液 中 ， 下 列 敘 述 中 正 確 的 是 （ ）A 正 極 附 近 SO42-， 逐 漸 增 大B 負(fù) 極 附 近 SO42-， 逐 漸 增 大C 正 極 附 近 SO42-， 基 本 不 變D 鋅 、 銅

22、片 同 時(shí) 有 氣 泡 冒 出 時(shí) ， 表 明 鋅 片 不 純 B、 D 4、 將 x、 y、 z、 w四 塊 金 屬 分 別 用 導(dǎo) 線 兩兩 相 連 浸 入 稀 硫 酸 中 組 成 原 電 池 。 x、 y相連 時(shí) ， x為 負(fù) 極 ； z、 w相 連 時(shí) ， 電 流 由w z； z、 x相 連 時(shí) ， z極 上 產(chǎn) 生 大 量 氣 泡 ；w、 y相 連 時(shí) ， w極 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) 。 據(jù) 此 判斷 四 種 金 屬 的 活 動(dòng) 順 序 是 ： （ ）A xzwy B zxywC xyzw D ywzx A 5、 如 圖 所 示 的 裝 置 ， 在 盛 有 水 的 燒 杯 中 ，鐵

23、 圈 和 銀 圈 的 連 接 處 吊 著 一 根 絕 緣 的 細(xì) 絲 ，使 之 平 衡 。 小 心 地 從 燒 杯 中 央 滴 入 CuSO4溶液 。 片 刻 后 可 觀 察 到 的 現(xiàn) 象 是 （ 指 懸 吊 的金 屬 圈 ） （ ）A 鐵 圈 和 銀 圈 左 右 搖 擺 不 定B 保 持 平 衡 狀 態(tài) 不 變C 鐵 圈 向 下 傾 斜D 銀 圈 向 下 傾 斜 D 6、 宇 宙 飛 船 上 使 用 的 氫 氧 燃 料 電 池 ， 其 電池 反 應(yīng) 為 2H2+O2=2H2O， 電 解 質(zhì) 溶 液 為 KOH，反 應(yīng) 保 持 在 高 溫 下 ， 使 H2O蒸 發(fā) ， 正 確 敘 述 正確

24、的 是 ： （ ）A H2為 正 極 ， O2為 負(fù) 極B 電 極 反 應(yīng) （ 正 極 ） ： O2+2H2O+4e-=4OH-C 電 極 反 應(yīng) （ 負(fù) 極 ） ： 2H2+4OH-=4H2O-4e-D 負(fù) 極 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 正 極 發(fā) 生 還 原 反 應(yīng) B、 D 7、 汽 車 上 用 的 鉛 蓄 電 池 是 以 一 組 充 滿 海 綿 狀 灰 鉛 的 鉛 板 和 另 一組 結(jié) 構(gòu) 相 似 的 充 滿 二 氧 化 鉛 的 鉛 板 組 成 ， 用 H2SO4作 電 解 液 。 總反 應(yīng) 式 為 ： Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O（ 1） 試 寫 出 放 電

25、 時(shí) 的 正 、 負(fù) 極 反 應(yīng) 式正 極 :_負(fù) 極 :_（ 2） 鉛 蓄 電 池 工 作 時(shí) ， 當(dāng) 外 電 路 上 有 2mol電 子 通 過(guò) 時(shí) ， 負(fù) 極 消耗 的 Pb的 物 質(zhì) 的 量 _； 溶 液 中 消 耗 的 H2SO4的 物 質(zhì) 的 量 _。（ 3） 鉛 蓄 電 池 放 電 時(shí) ， 溶 液 的 pH_溶 液 的 密 度 _（ 填增 大 、 減 小 或 不 變 ）PbO2+4H+SO42- +2e- =PbSO4+2H2OPb+ SO42- 2e- =PbSO41mol 2mol增 大 減 小 8、 銀 器 皿 表 面 日 久 逐 漸 變 黑 色 ， 這 是 由 于 生成

26、硫 化 銀 。 有 人 設(shè) 計(jì) 用 原 電 池 原 理 加 以 除 去 。其 處 理 方 法 為 ： 將 一 定 濃 度 的 食 鹽 溶 液 放 入一 鋁 制 容 器 中 、 再 將 變 黑 的 銀 器 浸 入 溶 液 中 ，放 置 一 段 時(shí) 間 后 ， 黑 色 褪 去 而 銀 不 會(huì) 損 失 。試 回 答 ： 在 此 原 電 池 反 應(yīng) 中 ， 負(fù) 極 發(fā) 生 的 反應(yīng) 為 _，正 極 發(fā) 生 的 反 應(yīng) 為 _； 在 反應(yīng) 過(guò) 程 中 產(chǎn) 生 臭 雞 蛋 味 的 氣 味 的 氣 體原 電 池 的 總 反 應(yīng) 為_(kāi)Al 3e- =Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al 3+3S 2- +6H2O=2Al(OH)3+3H2S2Al+3Ag2S+6H2O=3H2S+6Ag+2Al(OH)3 題型示例：98.全國(guó).10 下 列 關(guān) 于 銅 電 極 的 敘 述 正 確 的 是 ( ) A. 銅 鋅 原 電 池 中 銅 是 正 極B. 用 電 解 法 精 煉 粗 銅 時(shí) 銅 做 陽(yáng) 極C. 在 鍍 件 上 鍍 銅 時(shí) 可 用 金 屬 銅 做 陽(yáng) 極D. 電 解 稀 硫 酸 制 H2、 O2時(shí) 銅 做 陽(yáng) 極 答 ： A、 C 理 解 ； 中 等 難 度