,第,3,课时原电池原理应用,化学电源,第六章,第一节化学反应与能量变化,1.,知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点。,2.,掌握构成电池的要素，了解不同电极材料对电池性能的影响。,3.,能正确书写简单化学电源的电极反应式。,核心素养发展目标,二、化学电源,内容索引,NEIRONGSUOYIN,一、设计原电池,拓展延伸电极反应式的书写,设计原电池,SHE JI YUAN DIAN CHI,01,1.,依据,已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料,(,或在负极上被氧化,),，氧化剂,(,电解质溶液中的阳离子,),在正极上被还原。,知识梳理,2.,实例,以,Zn,H,2,SO,4,=,=ZnSO,4,H,2,为例,Zn,2e,=,=Zn,2,2H,2e,=H,2,Cu,或,C,稀硫酸,(1),理论上任何氧化还原反应都可设计成原电池,(,),(2),原电池中负极上发生氧化反应,(,),(3),原电池中正极材料一定发生还原反应,(,),(4),原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应,(,),判断正误,1.,理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应,“,Fe,2Fe,3,=,=3Fe,2,”,设计一个原电池。,回答下列问题：,(1),用双线桥分析上述离子反应，标出电子转移的方向和数目,_,；其中氧化反应的半反应可表示为,“,Fe,2e,=,=Fe,2,”,，则还原反应的半反应为,_,。,理解应用,2Fe,3,2e,=,=2Fe,2,(2),若设计成原电池,负极材料是,_,，选择依据是,_,_,；,正极材料可选用,_,，选择依据是,_,_,。,_,溶液作电解质。,(3),写出电极反应式,正极：,_,，负极：,_,。,(4),该原电池中电子从,_,极流出，电解质溶液中的阳离子,(Fe,3,),移向,_,极。,铁,固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的,Fe,3,氧化为,Fe,2,铜,(,或石墨,),铜,(,或石墨,),的还原性比铁弱，且,为能导电的固体,FeCl,3,或,Fe,2,(SO,4,),3,2Fe,3,2e,=,=2Fe,2,Fe,2e,=,=Fe,2,铁,(,负,),铜或石墨,(,正,),归纳总结,用双线桥法书写电极反应式的步骤,2.,水果简易电池的制作,(1),探究制作水果电池对电极材料的要求,(,按如图连接,),(,已知电流表的指针偏向电子流入的电极,),电极材料,水果,电流表偏转方向,电极名称,铁片、铜片,苹果,偏向铜片,铁：,_,铜：,_,铁片、镁条,苹果,偏向,_,铁：,_,镁：,_,铁片、碳棒,柠檬,偏向,_,铁：,_,碳棒：,_,铁片、铁片,柠檬,_,铜片、碳棒,柠檬,几乎不偏转,负极,正极,铁片,正极,负极,碳棒,负极,正极,不偏转,问题讨论：水果的作用是作：,。,实验结论：构成原电池的要素有：,自发的氧化还原反应。,两个活泼性,的电极，,溶液，形成闭合回路。,根据电极材料判断电极：较活泼金属作,，不活泼的金属或惰性电极作,。,电解质溶液,不同,电解质,负极,正极,(2),探究影响电流效果的因素,【实验,1,】探究电极材料对电流效果的影响,电极材料,电极间距,/cm,水果,电流表,/A,，偏转角度,(,填,“,大,”,或,“,小,”,),铁、铜,1,苹果,_,镁、铜,1,苹果,_,小,大,实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。,【实验,2,】探究不同水果对电流效果的影响,电极材料,电极间距,/cm,水果,电流表,/A,，偏转角度,锌、铜,1,苹果,_,锌、铜,1,柠檬,_,小,大,实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果,。,不同,【实验,3,】探究电极间距对电流效果的影响,电极材料,电极间距,/cm,水果,电流表,/A,，偏转角度,锌、铜,1,柠檬,_,锌、铜,2,柠檬,_,大,小,实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果,。,越好,归纳总结,水果电池的电流效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离以及电极插入水果的深度等因素有关。,1.,右,图为番茄制作的水果电池，下列说法正确的是,A.,一段时间后，铜片质量减小,B.,锌电极发生氧化反应,C.,电流由锌通过导线流向铜,D.,铜电极是该电池的负极,跟踪强化,1,2,3,解析,锌的金属性强于铜，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气，所以选项,B,正确。,2.,利用离子反应,“,Fe,2Fe,3,=,=3Fe,2,”,设计原电池，下列设计不合理的是,铜片、铁片、,FeCl,3,溶液组成的原电池,石墨、铁片、,Fe(NO,3,),3,溶液组成的原电池,铁片、锌片、,Fe(SO,4,),3,溶液组成的原电池,银片、铁片、,Fe(NO,3,),2,溶液组成的原电池,A.,B.,C.,D.,解析,Cu,不如铁活泼，则,Fe,作负极、,Cu,作正极，故,正确；,活泼金属铁作负极，电解质溶液是含有,Fe,3,的溶液，故,正确；,Fe,不如,Zn,活泼，则,Fe,作正极、,Zn,作负极，故,错误；,电解质溶液必须是可溶性的铁盐溶液，故,错误。,1,2,3,3.,选择适宜的材料和试剂，请利用反应,“,Cu,2Ag,=,=2Ag,Cu,2,”,设计一个化学电池。,回答下列问题：,(1),负极材料：,_,；正极材料：,_,；电解质溶液：,_,。,(2),写出电极反应式,正极：,_,；,负极：,_,。,(3),原电池中电子从,_,极流出，电解质溶液中阴离子流向,_,极,(,填,“,正,”,或,“,负,”,),。,1,2,3,返回,铜,银,(,或碳棒,),AgNO,3,溶液,2Ag,2e,=,=2Ag,Cu,2e,=,=Cu,2,铜,(,负,),负,02,化学电源,HUA XUE DIAN YUAN,1.,一次电池,(1),特点：电池放电后,充电,(,内部的氧化还原反应,逆向进行,),，如锌锰干电池属于一次电池。,(2),锌锰干电池的构造如图所示：,锌筒为,，电极反应是,。,石墨棒为,，最终被还原的物质是,。,NH,4,Cl,糊的作用,。,知识梳理,不能,无法,负极,Zn,2e,=,=Zn,2,正极,二氧化锰,电解质溶液,2.,二次电池,(,充电电池,),(1),特点：二次电池在放电时所进行的,，在充电时可以,，使电池恢复到放电前的状态。,(2),能量转化：化学能,电能,(3),常见的充电电池：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。,3.,燃料电池,(1),特点：,反应物储存在电池外部，,能量转换效率高、清洁、安全，,供电量易于调节。,(2),燃料电池常用的燃料有：,、,、乙醇等。,常用氧化剂：氧气。,氧化还原反应,逆向进行,氢气,甲烷,(1),锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细,(,),(2),氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能,(,),(3),充电电池可以无限制地反复充电、放电,(,),(4),氢氧燃料电池比氢气直接燃烧发电能量利用率高,(,),判断正误,1.1800,年伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电池,(,也叫伏打电堆,),，如下图所示。,理解应用,观察示意图，思考回答下列问题：,(1),负极是：,_,，电极反应,_,。,(2),正极是：,_,。,(3),猜测得电子发生还原反应的物质可能是,_,。,Zn,Zn,2e,=Zn,2,Cu,氧气,2.,铅酸电池常用作汽车电瓶，其构造如图所示，工作时该电池总的方程式为：,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,=,=2PbSO,4,2H,2,O,按要求回答下列问题：,(1),负极材料是,_,，正极材料是,_,，电解质,溶液是,_,。,Pb,PbO,2,H,2,SO,4,解析,负极每个铅原子失去,2e,，就生成一个,PbSO,4,，负极增加一个,SO,，,SO,的摩尔质量为,96 gmol,1,。,(2),工作时，电解,质,溶液中的,H,移向,_,极。,(3),工作时，电解质溶液中硫酸的浓度,_,(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不,变,”,),。,(4),当铅蓄电池向外电路提供,2 mol e,时，理论上负极板的质量增加,_ g,。,PbO,2,电,(,正,),减小,96,1.,下列有关电池的叙述不正确的是,A.,水果电池是方便实用的家用电池,B.,铅蓄电池是一种常用的二次电池,C.,氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置,D.,锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄,跟踪强化,1,2,3,4,2.,下列电池工作时，,O,2,在正极得电子的是,A,B,C,D,锌锰电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,镍镉电池,解析,氢氧燃料电池的总反应是,2H,2,O,2,=,=2H,2,O,，因而正极是,O,2,得电子发生还原反应。,1,2,3,4,3.,下列有关锌锰干电池的说法中正确的是,A.,锌外壳是负极，石墨碳棒是正极材料,B.,在外电路中电子从碳棒流向锌外壳,C.,电流从锌流到碳棒上,D.,在电池内部阳离子从碳棒向锌片移动,解析,A,项，在锌锰干电池中，锌外壳是负极，石墨碳棒是正极，故正确；,B,项，在外电路中电子从锌外壳流向碳棒，故错误；,C,项，电流的方向与电子的流向相反，应从碳棒流向锌，故错误；,D,项，电池内部，阳离子向正极碳棒移动，故错误。,1,2,3,4,返回,4.,汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的原电池反应如下：,PbO,2,Pb,2H,2,SO,4,=,=2PbSO,4,2H,2,O,，根据此反应判断，下列叙述中正确的是,A.Pb,是正极,B.PbO,2,得电子，被氧化,C.,负极反应是,Pb,SO,2e,=,=PbSO,4,D.,电池放电时，溶液的酸性增强,解析,从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中,Pb,失去电子变为,Pb,2,，发生氧化反应，因而,Pb,是负极；,PbO,2,得到电子发生还原反应，被还原；反应过程中消耗了,H,2,SO,4,，使溶液的酸性减弱。,1,2,3,4,03,拓展延伸电极反应式的书写,TUO ZHAN YAN SHENDIAN JI FAN YING SHI DE SHU XIE,1.,书写电极反应式的原则,电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学,(,或离子,),方程式。,2.,书写电极反应式的基本类型,(1),类型一题目给定原电池的装置图，未给总反应式,首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。,结合电解质判断出还原产物和氧化产物。,遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。,(,注意：电极产物能否与电解质溶液共存，如铅蓄电池的负极铅失电子变为,Pb,2,，但,Pb,2,与,硫酸溶液中的,SO,不共存，因而负极电极反应式为,Pb,2e,SO,=,=PbSO,4,),将两电极反应式相加,(,注意两极得失电子数相等,),可得电池总反应式。,(2),类型二题目中给出原电池的总反应式,分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。,当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。,若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。,1.,一种镁空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为,KOH,浓溶液。,理解应用,(1),负极电极反应式,_,，正极电极反应式,_,_,。,Mg,2e,2OH,=,=Mg(OH),2,O,2,4e,2H,2,O,=,=4OH,解析,Mg,是强还原剂，易失电子，作负极，失电子变为,Mg,2,，而,Mg,2,与,OH,不共存，因而电极反应为,Mg,2e,2OH,=,=Mg(OH),2,；活性炭为正极，吸附在活性炭中的氧气