原电池复习讲义
原电池以及电解池复习讲义讲义
O2 + 4e— = 2O2— D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:
C4H10 + 26e—原电+池以1及3电解O池2复—习讲=义讲4义CO2 + 5H2O
(3)充电电池
充电电池又称二次电 池,它在放电时所进 行的氧化还原反应, 在充电时又逆向进行, 使生成物恢复原状, 如此充放电可循环进 行,至一定周期后终 止。
原电池以及电解池复习讲义讲义
❖ .(2005年广东)一种新型燃料电池,一极通
入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂
氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔 融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法
正确的是
BC
A.在熔融电解质中,O2— 由负极移向正极
B.电池的总反应是:
2C4H10 + 13O2→ 8CO2 + 10H2O C.通入空气的一极是正极,电极反应为:
b、甲烷燃料电池
一种新型燃料电池,它是以两根金属铂片插入 KOH溶液中作电极,又在两极上分别通入甲烷 和氧气。电极反应为:
负极: CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O
正极: 2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -
电池总反应:
CH4+ 2O2 + 2OH -= CO3 2-+ 3 H2O
原电池以及电解池复习讲义讲义
原电池
阳
极I
I
阴 阳I
I
阴
极极
极
电解池
电解池
原电池
负
正阳
阴
极
极极
极
X
原电池
电解池 原电池以及电解池复习讲义讲义
原电池专题讲析
↑ ↑ 原电池专题讲析考点释要1、理解原电池工作原理,掌握原电池的构成条件、电极的名称和确立、电极反应式的书写2、了解化学电源新型电池3、了解金属的电化腐蚀与防护措施一、相关知识点:1.将较活泼的金属插入电解质溶液(包括水)中,此块金属的上半部相对电解质溶液(或水)而言都会相对产生电位,且是相对电位偏低。
如该金属越活泼,则其相对电位越低。
2.产生电位的原因有两种,一种由电极本身所引起,另一种由充入的物质在电极附近的溶液所引起(如燃料电池)。
3.电子总是由电位低处向电位高处移动。
4.所谓正极或负极指的是电极电位的相对高或低。
5.电流有二种形式:⑴物理电流:依靠电子的定向移动⑵化学电流:依靠阴阳离子的定向移动二、原电池的概念和实质1.概念把化学能转化为电能的装置叫~。
2.实质 将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动[需要电位差] 化学能电能三、原电池的装置和工作原理1.普通Zn —Cu 原电池(没有盐桥)⑴工作原理电极反应式:(—)Z n -2e -=Z n 2+(氧化反应)(+)2H ++2e -=H 2↑(还原反应)总反应:Z n +2H +=Z n 2++H 2↑外电路:依靠电子的定向移动,电子从Zn 上半部→导线→→导线→Cu 上半部 内电路:依靠阴阳离子的定向移动,阴阳离子从Zn 的下半部→电解质溶液→Cu 的下半部⑵缺点:用它作电源,不仅效率低,而且时间稍长电流就会衰减,因此不适合实际应用。
造成的主要原因有:①Cu 极上很快聚集了许多气泡,把Cu 极与稀H 2SO 4逐渐隔开,增加了电池的内阻,使电流不能畅通(极化作用);②Zn 可直接与CuSO 4溶液反应放出热量而减少电能。
2.原电池装置的改进(由二个半电池组成,也叫盐桥原电池)稀H 2SO 4⑴盐桥组成盐桥中装有饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出。
⑵盐桥的作用①沟通内电路,使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。
高考化学一轮复习讲义PPT(新高考人教版)第35讲 原电池 化学电源
归纳总结
判断电极的方法
(1)通过反应类型判断 ①失去电子的电极为负极,发生氧化反应; ②得到电子的电极为正极,发生还原反应。 (2)通过电子定向移动方向和电流方向判断 ①电子流出的电极为负极,电子经外电路流入正极; ②电流流出的电极为正极,电流经外电路流入负极。
归纳总结
判断电极的方法
(3)根据离子移动方向判断 阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。 (4)根据电极现象判断 一般不断溶解、质量减轻的电极为负极;有固体析出、质量增加或不变或有 气体产生的电极为正极。
3.原电池的应用 (1)设计制作化学电源
电极材料
(2)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性 较强 的金属,正极一般是 活动性 较弱 的金属(或能导电的非金属)。 (3)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。 (4)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的 正极 而受到保护。
电池工作时,负极Zn失去电子,电子经导线流向正极,Ag2O得到电子转化为 Ag,电子不会进入电解质溶液,C项错误。
2.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是
A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极
√B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.③中Fe作负极,电极反应电池为例) (1)装置变迁 (2)电极反应 负极: Zn-2e-===Zn2+ , 氧化 反应。 正极: Cu2++2e-===Cu , 还原 反应。 总反应:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+。 (3)盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。 ②盐桥的作用:a.连接内电路, 形成闭合回路;b.平衡电荷 ,使原电池不断产生电流。 ③盐桥中离子移向:阴离子移向 负极 ,阳离子移向 正极 。
原电池一对一讲义
原电池一对一讲义二、常见重要知识点一、化学能与电能的相互转化化石燃料燃烧蒸汽发电机1.火力发电:化学能热能机械能电能(氧化还原反应)化学电池2.化学电源:化学能电能原电池的原理(氧化还原反应)原电池能量转换(实质)化学能→电能的装置。
(两极分别发生氧化还原反应,产生电流)锌铜原电池电极名称负极(电子流出的一极)正极(电子流入的一极)材料较活泼金属(Zn)较不活泼金属(Cu)金属(Fe) 非金属(C)金属(Pb)金属氧化物(PbO2)电解液通常和电极反应。
构成条件两极、一液、一线、一反应①两个活泼性不同的金属②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液④能自发地进行一个氧化还原反应负极(Zn):Zn - 2e- = Zn2+(氧化反应)正极(Cu):2H+ + 2e- = H2↑(还原反应)总反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑该氧化还原反应的化学能离子迁移池内阳离子向正极作定向移动,阴离子向负极作定向移动。
(池内)电流:由负极到正极。
电子迁移(池外)电子流动:由负极到正极(池外)电流:由正极到负极。
转变为电能。
重要应用制作电池、防止金属被腐蚀、提高化学反应速率干电池、铅蓄电池、新型高能电池、二、发展中的化学电源:几种常见电池和新型燃料电池1.干电池2.充电电池3.燃料电池归纳如下表:化学反应特点锌—锰电池(一次电池)负极:(锌筒):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)正极:(碳棒):2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2锌银电池Zn|KOH|Ag2O(一次电池)锌银电池Zn|KOH|Ag2O负极:Zn + 2OH- - 2e-= ZnO + H2O正极:Ag2O + H2O+2e- = 2Ag + 2OH-总反应:Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2能量大,体积小,但有优越的大电池放电性能,放电电压平稳,广泛用于电子表、石英钟、计算机CMOS电池等铅蓄电池(充电电池)负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极:PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O锂电池新型电池(充电电池负极:Li – e--=Li+正极:MnO2+2e-=MnO2-总反应:Li+ MnO2=LiMnO2温度使用范围广,放电电压平坦,体积小,无电解液渗漏,并且电压随放电时间缓慢下降,可预示电池使用寿命。
原电池知识讲解+练习
化学能转化为电能—原电池一、原电池1.概念:把能转化为能的装置.2.原电池工作原理(1).原理图示负极:(反应)正极:(反应)总反应方程式:外电路:电子从流向,电流从内电路:阴离子移向,阳离子移向(2).原电池的正负极的判断:①根据电子流动方向判断。
在原电池中,电子流出的一极是;电子流入的一极是。
②根据两极材料判断。
一般活泼性的金属为负极;活泼性的金属或能导电的非金属为正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
向正极移动,向负极移动。
④根据原电池两极发生的变化来判断。
负极发生;正极发生。
⑤根据现象判断。
或的一极为负极,或的一极为正极。
二、原电池电极反应式的书写与化学电源一般来讲,书写原电池的电极反应式应注意如下四点:1、准确判断原电池的正负极一般而言,较活泼的金属成为原电池的负极,但不是绝对的。
如将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时,铜是,因为。
此时,其电极反应式为:负极:正极:镁-铝-NaOH溶液构成原电池,负极。
主要是看哪一个电极更易与电解质溶液发生氧化还原反应,就是负极,若都是惰性电极,则看哪种离子是失去电子,它所存在的半电池就为负极。
2、高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系,当得到或是去电子后形成的离子要检查是否能继续与电解液发生反应。
如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种,酸中负极反应:正极反应式为:;如铅蓄电池中,负极Pb失去电子成为Pb2+后,会继续与SO42-发生发硬生成难溶物质PbSO4,故电极反应为。
3、牢牢抓住总的反应方程式两个电极反应相加即得总的反应方程式。
所以,对于一个陌生的原电池,只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式,即可迅速写出另一个电极反应式。
4、不能忽视电子转移数相等在同一个原电池中,负极失去的电子数必等于正极得到的电子数,所以在书写电极反应式时,要注意电荷守恒。
这样可以避免由电极反应式写总反应方程式,或由总反应方程式改写成电极反应式所带来的失误,同时,也可避免在有关计算中产生误差。
第22讲原电池化学电源(讲义)2024年高考化学卓越讲义(原卷版)
1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
3.工作原理以锌铜原电池为例 (1)反应原理电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn -2e -===Zn 2+Cu 2++2e -===Cu反应类型 氧化反应还原反应电子流向 由Zn 片沿导线流向Cu 片盐桥中 离子移向盐桥含饱和KCl 溶液,K +移向正极,Cl -移向负极(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。
1.规避原电池工作原理的3个失分点第22讲 原电池 化学电源考点导航考点一 原电池及其工作原理重难点辨析规律·方法·技巧·点拔(1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。
2.判断原电池正、负极的5种方法提醒:原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
3.一般电极反应式的书写列物质标得失——按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应产物,找出得失电子的数量⇩看环境配守恒——电极产物在电解质溶液中应能稳定存在,如碱性介质中不会生成H+。
配平后的电极反应式要遵循电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒⇩两式加验总式——在得、失电子相等时,将两电极反应式相加,与总反应式对照验证3.盐桥的组成及在原电池中的作用①组成:盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻②盐桥中的离子流向:盐桥中的阳离子(K+)向正极区移动,阴离子(Cl-或NO-3)向负极区移动③作用:连接内电路,形成闭合回路;平衡电荷,使原电池不断产生电流[若没有盐桥,当反应进行到一定时间后,负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出,正极负电荷增多也会导致电子流入困难,从而电池电流减弱]4.易混易错点①只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
《原电池复习》课件
提高原电池性能的途径
优化电极制备工艺
采用先进的电极制备技术 ,如化学气相沉积、电化 学沉积等,提高电极的致 密性和结晶度。
引入催化剂
在电极表面负载催化剂, 降低反应能垒,提高电极 反应的活性和选择性。
强化电场作用
采用高电压或脉冲电流等 手段,强化电场作用,促 进离子迁移和电子传递。
06
原电池的实验与探究
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,它由两个电极(正极和负极)和电 解质溶液组成。原电池通过氧化还原反应将化学能转化为电能,从而实现电能 的输出。
原电池工作原理
总结词
原电池的工作原理是利用氧化还原反应,将化学能转化为电能。
详细描述
原电池的工作原理是利用氧化还原反应,将化学能转化为电能。在原电池中,负 极发生氧化反应,正极发生还原反应,电子从负极通过导线传递到正极,形成电 流。电解质溶液则起到传递离子的作用,使得电荷得以平衡。
原电池构成要素
总结词
原电池的构成要素包括电极、电解质溶液、导线等。
详细描述
原电池的构成要素包括电极(正极和负极)、电解质溶液、导线等。电极是发生氧化还原反应的场所,电解质溶 液则起到传递离子的作用,使得电荷得以平衡。导线则起到传递电子的作用,形成电流。此外,还需要注意电极 材料的选择、电解质溶液的浓度等因素,以确保原电池的正常工作。
在生物学和神经科学研究中,原电池 可以用来模拟生物体内的电信号,帮 助科学家更好地理解生物电的工作原 理。
环境监测
太空探测
太空探测器中的仪器和设备需要稳定 的电力供应,原电池是一个重要的能 源选择。
Байду номын сангаас
在环境科学领域,原电池可用于监测 土壤、水体中的化学物质和污染物。
新版高中化学讲义:原电池的工作原理
一、原电池的基本概念1.概念:原电池是将化学能转化为电能的装置。
2.本质:氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
3.电极:(1)负极:________电子,发生________反应;(2)正极:________电子,发生________反应。
4.构成原电池的条件:(1)自发进行的氧化还原反应;(2)两个活动性不同的电极;(3)电解质溶液(或熔融电解质);(4)形成闭合回路。
【答案】失去 氧化 得到 还原二、锌铜原电池的工作原理工作原理(反应方程式)负极(Zn)正极(Cu) 总反应离子方程式: 。
电子移动方向由 极经导线流向 极(电流方向相反)。
离子移动方向 阳离子向 极移动,阴离子向 极移动。
【答案】 Zn - 2e - === Zn 2+ 2H + + 2e - === H 2↑ Zn + 2H + === Zn 2+ + H 2↑ 负 正 正 负第11讲 原电池的工作原理知识导航 知识精讲三、盐桥的作用(1)形成闭合回路;(2)平衡电荷,使溶液呈电中性;(3)避免电极与电解质溶液直接反应,减少电流的衰减,提高原电池的工作效率。
四、原电池的应用1.比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比正极的金属活泼。
2.加快氧化还原反应的速率一个氧化还原反应,构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。
3.设计原电池理论上,任何一个自发的氧化还原反应,都可以设计成原电池。
利用原电池原理设计和制造原电池,可以将化学能直接转化为电能。
题型一:原电池的工作原理 【例1】理论上不能设计为原电池的化学反应是( )A .CH 4 + 2O 2 =====点燃CO 2 + 2H 2OB .2FeCl 3 + Fe === 3FeCl 2C .2Al + 2NaOH + 2H 2O === 2NaAlO 2 + 3H 2↑D .HNO 3 + NaOH === NaNO 3 + H 2O【答案】D【变1】下列关于原电池的叙述,正确的是( )A .构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属B .原电池是将化学能转变为电能的装置C .在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原D .原电池放电时,电流的方向是从负极到正极【答案】B对点训练【例3】下图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,记录如下:① Zn为正极,Cu为负极;② H+ 向负极移动;③电子流动方向,从Zn经外电路流向Cu;④ Cu极上有H2产生;⑤若有1 mol电子流过导线,则产生0.5 mol H2;⑥正极的电极反应式为Zn - 2e-=== Zn2+。
第四章第一节《原电池讲义》课件
3、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸 中,用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d 到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡, b、d相连时,b上有大量气泡产生,则四
种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( B )
A.a > b > c > d B.a > c > d > b C.c > a > b .> d D.b > d > c > a
由于盐桥(如KCl)的存在,其中 阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移,阳 离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移,分 别中和过剩的电荷,保持溶液的电中 性,因而放电作用不间断地进行,一 直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液 与KCl溶液反应产生沉淀,可用NH4NO3 代替KCl作盐桥。
两个烧杯中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料 具有相同的阳离子。
例如:利用Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,设计一
个原电池。有哪些方案?
负极:Cu Cu – 2e- = Cu2+ 正极:比Cu不活泼的金属或石墨
2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ 电解质溶液:Fe2(SO4 )3、FeCl3等
[结论]把氧化反应和还原反应分开在不 同的区域进行,再以适当的方式连接起来, 就可以获得电流.
4、组成原电池的条件
(1)有两种活动性不同的金属(或一 种是非金属单质或金属氧化物)作电极。 (2)电极材料均插入电解质溶液中。 (3)两极相连形成闭合电路。
(4)内部条件:能自发进行氧化还 原反应。
原电池讲义
ZnCu × 原 电 池 讲 义一、目标体验化学能与电能相互转化的探究过程理,解电解原理,会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH 值及整个溶液pH 值的变化; 二、重点初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。
三、难点通过对原电池实验的研究,引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质,以及这种转化的综合利用价值。
四、教学过程复习氧化还原反应的基本概念概念:凡有元素化合价升降的化学反应叫氧化还原反应。
特征:化合价发生变化。
本质:有电子得失或共用电子对的偏离。
得氧和失氧观 化合价升降观 电子得失观 氧化反应 得氧的反应 化合价升高的反应 失去电子的反应 还原反应 失氧的反应 化合价降低的反应得到电子的反应氧化还原反应有氧得失的反应有化合价升降的反应 有电转移的反应氧化与还原关系 得氧失氧同时发生,得失氧数相等 化合价升降同时发生,且升降总数相等 得失电子同时发生且得失电子总数相等.判断其反应是否为氧化还原反应的方法:看有无元素化合价变化。
氧化还原反应有氧得失的反应,有化合价升降的反应,有电子转移的反应,氧化与还原关系得氧失氧同时发生,得失氧数相等,化合价升降同时发生且升降总数相等,得失电子同时发生且得失电子总数相等 一个氧化还原反应可以分为两个半反应,即氧化反应和还原反应,一般的氧化还原反应是还原剂把电子直接转移给氧化剂,有电子转移但并没有电流产生,如果把氧化反应和还原反应分开即使它们在两个不同的区域里进行就有可能产生电流。
即构成原电池 (一)、原电池:铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质,利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点! 【实验探究】(铜锌原电池) 实 验 步 骤 现 象 1、锌片插入稀硫酸 2、铜片插入稀硫酸3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸【问题探究】1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生?2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样?为什么?3、锌片的质量有无变化?溶液中c (H +)如何变化?4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写?5、电子流动的方向如何?(1)原电池概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
原电池正式讲课
二、自主探究:原电池反应原理
负极:电子流出的一极 正极:电子流入的一极
电极
电极材料
电极反应
反应类 型
得失电 子的粒 子
Zn H+
电子流 动方向
负极流出 流入正极
负极 正极
Zn
Zn-2e- = Zn2+
氧化
Cu
2H++2e- =H2 还原
电池总反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
(在得失电子守恒情况下,将正极反应式和负极反应式加起来)
化学能与电能
(第一课时)
第四章第二节
【课前篇】
一、知识储备 氧化反应:物质 失去 电子,化合价 升高 的反应。 还原反应:物质 得到 电子,化合价降低 的反应。 电解质包括: 酸 、 碱 、 盐 、 活 泼金属氧化物 、 水 。
二、自主预习
(一)、火力发电的过程 1.直接从自然界取得的能源称为一次能源,如风能、 水能 _ 太阳能 、 煤 、 石油 、天然气、等。一次能源经过加工、转 换得到的能源称为 二次能源 ,如 热能 、机械能等。电能是现 代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源, 又称电力。
1、下列关于原电池的叙述中正确的是( A ) A.原电池能将化学能转变为电能 B.原电池负极发生的电极反应是还原反应 C.原电池在工作时其正极不断产生电子并 经外电路流向负极 D.原电池的电极只能由两种不同的金属构 成
2、如图所示,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线 将其悬在盛水的烧杯中,使之平衡;小心的向烧杯 中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是 ( D ) A. 铁圈和银圈左右摇摆不定
2.火力发电的过程 火电是通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热 水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。火 力发电的一系列能量转换过程: 蒸汽 化学能 燃烧 热能 __机械能 发电机 电能。
《原电池复习》课件
详细描述
原电池的工作原理是利用电极上的氧化还原反应,使电子从负极通过导线转移到正极,从而产生电流 。在原电池中,负极发生氧化反应,失去电子,正极发生还原反应,得到电子。电子的转移形成电流 ,从而实现化学能向电能的转化。
能量转化的实质
03
原电池的能量转化实质是电子的转移,通过电子的得失实现能
量的转化。
原电池的效率
效率的定义
原电池的效率是指其输出的电能与输入的化学能 的比值,即能量转化效率。
效率的影响因素
原电池的效率受到多种因素的影响,如电极材料、 电解质种类、电流密度等。
效率的评估方法
评估原电池效率的方法包括计算能量转化效率和 功率密度等。
充电与放电过程中的能量转化
总结词
充电过程是将电能转化为化学能的过程,而 放电过程是将化学能转化为电能的过程。
详细描述
在充电过程中,外部电源提供的电能转化为 化学能储存起来,使得正负极上的电荷分布 发生变化。在放电过程中,储存的化学能释 放出来,转化为电能,形成电流。这个过程 中能量的转化是可逆的,即充电和放电过程 可以相互转化。同时,能量的转化效率取决 于原电池的设计和材料选择。
优化电极的结构设计,如增加电极表面积 和改善电极孔隙率,可以提高原电池的能 量转化效率和功率密度。
06
原电池的充电与放电过程
充电过程
总结词
充电过程是电能转化为化学能的过程。
详细描述
在充电过程中,正极上的电子通过外部电路流向负极,正极上聚集正电荷,负极上聚集负电荷。电解质中的阳离 子向正极移动,阴离子向负极移动,形成电流。这个过程需要外部电源提供能量,使得正负极上的电荷分布发生 变化,从而将电能转化为化学能储存起来。
最新原电池复习讲义.
龙文教育学科教师辅导讲义教师:宋亚涛学生:时间年月日时段:高中化学原电池和电解池一原电池;原电池的形成条件原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。
两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
原电池的构成条件有三个:(1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。
(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。
(3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。
只要具备以上三个条件就可构成原电池。
而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。
也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。
形成前提:总反应为自发的氧化还原反应电极的构成:a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;c.金属与化合物—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。
电解液的选择:电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。
原电池正负极判断:负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。
电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极电极反应方程式的书写负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。
专题 原电池-讲义
专题:原电池重难点易错点解析题一关于如图所示装置的叙述,正确的是( )A .铜是阳极,铜片上有气泡产生B .铜片质量逐渐减少C .电流从锌片经导线流向铜片D .铜离子在铜片表面被还原重点知识梳理:原电池的工作原理题二下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生大量气泡的是( )重点知识梳理:原电池的形成条件思考:以铜和氯化铁溶液的反应为例设计原电池A BC D下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述正确的是()A. a电极是负极B. b电极的电极反应为:4OH--4 e-=2H2O +O2C. 电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源重点知识梳理:燃料电池题四下列关于化学电源的叙述不正确的是()A.普通锌锰干电池中碳棒为正极B.铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C.氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极D.碱性锌锰干电池的能量和储存时间比普通锌锰干电池高和长重点知识梳理:常用的化学电源强化训练微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。
有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为: Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。
根据上述反应式,判断下列叙述中正确的是()A.在使用过程中,电池负极区溶液的pH减小B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn是负极,Ag2O是正极D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应金题精讲题一100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的量,可采用的方法是()A. 加入适量的6mol/L的盐酸B. 加入数滴氯化铜溶液C. 加入适量蒸馏水D. 加入适量的氯化钠溶液题二碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。
第22讲原电池化学电源(讲义)
第22讲原电池化学电源目录考情分析网络构建考点一原电池的工作原理及应用【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 原电池定义及本质知识点2 原电池装置模型知识点3 原电池的工作原理知识点4 原电池的应用【提升·必考题型归纳】考向1 考查原电池工作原理考向2 考查原电池原理的应用考点二化学电源【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 化学电源的优点和优劣判断标准知识点2 一次电池知识点3 二次电池知识点4 燃料电池【提升·必考题型归纳】考向1 考查一次电池的工作原理及应用考向2 考查可充电电池的工作原理及应用考向3 考查燃料电池的工作原理及应用考向4 考查多液电池的工作原理及应用真题感悟考点要求考题统计考情分析原电池2023新课标卷10题,6分2022全国乙卷12题,6分2021全国甲卷9题,6分分析近三年高考试题,高考命题在本讲有以下规律:1.从考查题型和内容上看,高考命题以选择题和非选择题呈现,考查内容主要有以下两个方面:(1)以新型化学电源为背景,考查原电池的工作原理以及电极反应方程式的书写、离子移动方向等。
(2)与工农业生产相结合,考查电极产物的分析及检验等。
2.从命题思路上看,侧重以新型电源为载体考查原电池的工作化学电源2023全国乙卷12题,6分2022湖南卷8题,3分2021湖南卷12题,4分原理。
(1)选择题:常以新型电源和生产生活、科学实验、物质制备等为背景,考查电极的判断、离子或电子的移动方向、电子转移数目的判断和电极反应式的书写等。
(2)非选择题:与化学实验、化学平衡、离子平衡、元素及其化合物等知识相结合来综合考查,常考查电极反应式的书写、探究原电池原理的应用。
3.根据高考命题的特点和规律,复习时要注意以下几个方面:(1)构成原电池的基本元件有哪些;(2)该电池有哪些特点;(3)电极选择与电解液选择有何要求。
考点一原电池的工作原理及应用知识点1 原电池定义及本质1.概念:原电池是把化学能转化为电能的装置,2.反应本质:自发进行的氧化还原反应。
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龙文教育学科教师辅导讲义教师:宋亚涛学生:时间年月日时段:高中化学原电池和电解池一原电池;原电池的形成条件原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。
两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
原电池的构成条件有三个:(1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。
(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。
(3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。
只要具备以上三个条件就可构成原电池。
而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。
也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。
形成前提:总反应为自发的氧化还原反应电极的构成:a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;c.金属与化合物—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。
电解液的选择:电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。
原电池正负极判断:负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。
电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。
溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极电极反应方程式的书写负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。
如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。
例:甲烷燃料电池中,电解液为KOH,负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O,但CO2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。
正极:①当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子。
例:锌铜原电池中,电解液为HCl,正极H+得电子生成H2。
②当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2得电子。
如果电解液呈酸性,O2+4e-+4H+==2H2O;如果电解液呈中性或碱性,O2+4e-+2H2O==4OH-。
特殊情况:Mg-Al-NaOH,Al作负极。
负极:Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O;正极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-Cu-Al-HNO3,Cu作负极。
注意:Fe作负极时,氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+;肼(N2H4)和NH3的电池反应产物是H 2O和N2无论是总反应,还是电极反应,都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。
pH变化规律电极周围:消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);反应生成OH-(H+),则电极周围溶液的pH增大(减小)。
溶液:若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成OH-(H +),则溶液的pH增大(减小);若总反应消耗和生成OH-(H+)的物质的量相等,则溶液的pH由溶液的酸碱性决定,溶液呈碱性则pH增大,溶液呈酸性则pH减小,溶液呈中性则pH不变。
原电池表示方法原电池的组成用图示表达,未免过于麻烦。
为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。
其写法习惯上遵循如下几点规定:1. 一般把负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表示式的左边,正极(如Cu棒与Cu2+离子溶液)写在电池符号表示式的右边。
2. 以化学式表示电池中各物质的组成,溶液要标上活度或浓度(mol/L),若为气体物质应注明其分压(Pa),还应标明当时的温度。
如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol /L。
3. 以符号“∣”表示不同物相之间的接界,用“‖”表示盐桥。
同一相中的不同物质之间用“,”隔开。
4. 非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如铂或石墨等)做电极导体。
其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。
按上述规定,Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示:(-)Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣Cu(s) (+)理论上,任何氧化还原反应都可以设计成原电池,例如反应:Cl2+ 2I- ═ 2Cl- +I2此反应可分解为两个半电池反应:负极:2I- ═ I2+ 2e- (氧化反应)正极:C2+2e-═ 2Cl-(还原反应)该原电池的符号为:(-)Pt∣I2(s)∣I- (C)‖Cl- (C)∣C2(PCL2) ∣Pt(+)二两类原电池吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀,叫吸氧腐蚀.例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀,其电极反应如下:负极(Fe):2Fe - 4e = 2Fe2+正极(C):2H2O + O2 + 4e = 4OH-钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀.吸氧腐蚀的必要条件以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀,称为氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。
发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位低:氧的阴极还原过程及其过电位吸氧腐蚀的阴极去极化剂是溶液中溶解的氧。
随着腐蚀的进行,氧不断消耗,只有来自空气中的氧进行补充。
因此,氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应,这一过程包括一系列步骤。
(1)氧穿过空气/溶液界面进入溶液;(2)在溶液对流作用下,氧迁移到阴极表面附近;(3)在扩散层范围内,氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面;(4)在阴极表面氧分子发生还原反应,也叫氧的离子化反应。
吸氧腐蚀的控制过程及特点金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极过程发生金属活性溶解,腐蚀过程处于阴极控制之下。
氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。
因此,可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况。
(1)如果腐蚀金属在溶液中的电位较高,腐蚀过程中氧的传递速度又很大,则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。
(2)如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低,不论氧的传输速度大小,阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。
(3)如果腐蚀金属在溶液中的电位较低,处于活性溶解状态,而氧的传输速度又有限,则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。
扩散控制的腐蚀过程中,由于腐蚀速度只决定于氧的扩散速度,因而在一定范围内,腐蚀电流将不受阳极极化曲线的斜率和起始电位的影响。
扩散控制的腐蚀过程中,金属中不同的阴极性杂质或微阴极数量的增加,对腐蚀速度的增加只起很小的作用。
[解题过程]影响吸氧腐蚀的因素1. 溶解氧浓度的影响2.温度的影响3.盐浓度的影响4.溶液搅拌和流速的影响阴极控制原因主要是活化极化:=2.3RT lgiC/i°/αnF主要是浓差极化:=2.3RT/nFlg(1-iC/iL)阴极反应产物以氢气泡逸出,电极表面溶液得到附加搅拌产物OH只能靠扩散或迁移离开,无气泡逸出,得不到附加搅拌析氢腐蚀在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
在钢铁制品中一般都含有碳。
在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。
水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的H+增多。
是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。
这些原电池里发生的氧化还原反应是:负极(铁):铁被氧化Fe-2e=Fe2+;正极(碳):溶液中的H+被还原2H++2e=H2↑这样就形成无数的微小原电池。
最后氢气在碳的表面放出,铁被腐蚀,所以叫析氢腐蚀。
析氢腐蚀定义金属在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较常用原电池方程式1.Cu─H2SO4─Zn原电池正极:2H+ + 2e- → H2↑负极:Zn - 2e- → Zn2+总反应式:Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑2.Cu─FeCl3─C原电池正极:2Fe3+ + 2e- → 2Fe2+负极:Cu - 2e- → Cu2+总反应式:2Fe3+ + Cu == 2Fe2+ + Cu2+3.钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-负极:2Fe - 4e- → 2Fe2+总反应式:2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)24.氢氧燃料电池(中性介质)正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-负极:2H2 - 4e- → 4H+总反应式:2H2 + O2 == 2H2O5.氢氧燃料电池(酸性介质)正极:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O负极:2H2 - 4e-→ 4H+总反应式:2H2 + O2 == 2H2O6.氢氧燃料电池(碱性介质)正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-负极:2H2 - 4e- + 4OH- →4H2O总反应式:2H2 + O2 == 2H2O7.铅蓄电池(放电)正极(PbO2) :PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O负极(Pb) :Pb- 2e-+ (SO4)2-→ PbSO4总反应式:Pb+PbO2+4H++ 2(SO4)2- == 2PbSO4 + 2H2O8.Al─NaOH─Mg原电池正极:6H2O + 6e- → 3H2↑ + 6OH-负极:2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2- + 4H2O总反应式:2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2↑9.CH4燃料电池(碱性介质)正极:2O2 + 4H2O + 8e- → 8OH-负极:CH4 -8e- + 10OH- → (CO3)2- + 7H2O总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == (CO3)2- + 3H2O10.熔融碳酸盐燃料电池(Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液,CO作燃料):正极:O2 + 2CO2 + 4e- → 2(CO3)2- (持续补充CO2气体)负极:2CO + 2(CO3)2- - 4e- → 4CO2总反应式:2CO + O2 == 2CO211.银锌纽扣电池(碱性介质)正极(Ag2O) :Ag2O + H2O + 2e- → 2Ag + 2OH-负极(Zn) :Zn + 2OH- -2e- → ZnO + H2O总反应式:Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag常见的原电池常用原电池有锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银扣式电池及锂电池等。