电池PPT教学课件

注意：①注意电解质溶液的酸碱性：酸性条件用 H＋或 H2O 配 平；碱性条件用 OH－或 H2O 配平。 ②除考虑反应前后有电子转移的元素的原子得失电子情况外， 还必须考虑这些元素形成微粒在溶液中的主要存在形式。 ③同时写出正、负极电极反应式时 ，要调整得失电子数相等。
例 2 (2008·宁夏理综，10)一种燃料电池中发生的化学反
_2_H__2O__(l_)_____ _2_H_2_O_(_l_)_____
O2＋4e－＋4H＋ 2H2＋ O2 === →2H2O 2H2O
O2＋4e－＋
2H2＋ O2===
2H2O→4OH－ 2H2O
注意：①铅蓄电池在充电时，负极接外加电源的负极，作阴
极，发生还原反应，电极反应式为：PbSO4(s)＋2e－―→Pb(s) ＋SO24－(aq)；正极接外加电源的正极，作阳极，发生氧化反 应，电极反应式为：
(2)确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负 极；如为气体(如 H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电 极(如 Pt、碳棒)作负极。 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。 (3)确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。 (4)构成闭合回路。 如根据以下两个反应设计的原电池如下表所示：
答案 D
考点三 原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应 速率增大。 例如，在 Zn 与稀 H2SO4 反应时加入少量 CuSO4 溶液 能使产生 H2 的反应速率加快。 2．比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属 比作正极的金属活泼。
5.探究金属腐蚀的快慢规律 (1)不同类型的腐蚀规律 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学 腐蚀＞有防护措施的腐蚀 (2)电化学腐蚀规律 ①对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱 电解质溶液＞非电解质溶液。 ②活动性不同的两金属：活动性差别越大，活泼金属腐 蚀越快。 ③对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐 蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。 ④对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。
PbSO4(s)＋2H2O(l)―→PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO24－(aq)＋2e－ ②燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电极本身
不参与反应，所采用的燃料一般为 H2、CH4、CH3OH 等， 助燃剂一般为 O2(或空气)。 ③化学电源优劣的判断标准：单位质量或单位体积所能输出 电能的多少，或输出功率的大小，电池的使用寿命的长短， 以及对环境污染程度的大小。
3．工作原理(以锌—铜原电池为例，如图所示)
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向
负极
正极
_Z__n_ __Z__n_→__Z__n_2_＋__＋__2_e_－_
_C__u_ C__u_2_＋__＋__2_e__－_→___C_u_
氧化反应
还原反应
由负极 沿导线流向正___极_
二、几种常见的化学电源
质量守恒、电子守恒等加以配平
两式加 验总式
——两电极反应式相加，与总反应式对照验证
2．复杂电极反应式的书写 较简单一极的
复杂电极反应式 ＝ 总反应式 － 电极反应式 如 CH4 酸性燃料电池中，负极反应式为： CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式 －(2O2＋8H＋＋8e－―→4H2O)……正极反应式 CH4＋2H2O―→CO2＋8H＋＋8e－……负极反应式
例如，有两种金属 a、b，用导线连接后插入到稀 H2SO4 中，观察到 a 溶解，b 极上有气泡产生，则金属 a 作 负极，比金属 b 活泼。 3．用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可 用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 4．设计电池，制造化学电源 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原 电池。 (1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半 反应，分别作原电池的负极和正极。
解析 燃料电池的负极通入的是燃料 H2，发生氧化反应， 正极通入 O2 发生还原反应，因为电解质溶液为碱性，所 以电极与电池反应为 负极：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－ 正极：O2＋4e－＋2H2O―→4OH－ 电池反应：2H2＋O2===2H2O，A、C 正确，由电池反应 可以看出反应中只有水生成，所以 KOH 的物质的量未变 化，但浓度变小，B 正确；当电解 CuCl2 时，阳极反应为 2Cl－―→Cl2↑＋2e－，当生成标准状况下 2.24 L Cl2(即 0.1 mol)时，转移的电子数为 0.2 mol，D 项错误。
原理 负极 正极 电解质溶液
2FeCl3＋
Cu === 2FeCl2 ＋
Cu
C(Fe3＋)
CuCl2
FeCl3
2H2＋O2
碱性溶液 Pt(H2)
2H2O
Pt(O2)
KOH
电极反应
负极：Cu→Cu2＋＋ 2e－
正极：2Fe3＋＋2e－ →2Fe2＋
负极：2H2＋4OH－ →4H2O＋4e－
正极：O2＋2H2O＋ 4e －→4OH－
动，C 项错；开始工作时 Al 项错。
[Al(OH)4]－，无沉淀，D
答案 B
考点二 建模思想——电极反应式的书写 1．一般电极反应式的书写
列物质 标得失
——判断出电极反应产物，找出得失电子的数量
电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定
看环境 配守恒
存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合 ——OH－生成水。电极反应式要根据电荷守恒、
电池
负极反应
正极反应 总反应式
酸性锌
_2_N__H_＋__2_e_－_
锰干电 Z_n__→__Z_n_2_＋_＋__2_e_－ →__2_N_H__3_↑_
一次电池 池
__＋__H__2_↑__
(锌锰干 电池)
碱性锌 锰干电
池
_Z_n_＋__2_O__H_－__→__ Z__n_(O__H_)_2_＋__2_e_－_
规律方法 有关电化学部分的电极反应式及电池反应式 的书写与离子方程式的书写有很大关系，若后者掌握的不 牢固，前者的书写将会遇到较大的困难，更易造成失误。
即时巩固 2 (2008·北京理综，5)据报道，我国拥有完全自
主产权的氢氧燃料电池车已在北京奥运会期间为运动
员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为 KOH 溶液，
2＋＋I2 向左移动，I2 被还原为 I－，乙中石墨为正极， D 不正确。
答案 D 规律方法 判断正、负极的基础是氧化还原反应，发生氧 化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。
即时巩固 1 将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度 NaOH 溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如 图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是 ( )
解 析 该 燃 料 电 池 的 总 反 应 为 ： 2CH3OH(g) ＋ 3O2(g)===4H2O(l)＋2CO2(g)，由于在酸性溶液中正极反应 应为：O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－→2H2O(l)，两式相减，负极 反应为：CH3OH(g)＋H2O(l)→CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－。
燃料 电池 (氢氧 燃料 电池)
酸性 氢氧 燃料 电池
碱性 氢氧 燃料 电池
2H2→4H＋ ＋4e－
2H2＋ 4OH→ 4H2O＋4e－
P_b_O__2(_s)_＋__2_e_－_＋__ P_b_(_s_)＋__P__b_O_2_(_s) 4_H_＋_(_a_q_)_＋_S_O_24(_a_q_) ＋_2_H__2_S_O_4_(_a_q_)→_ →__P__b_S_O_4_(_s)_＋___ _2_P_b_S_O__4(_s_)_＋__
2MnO2＋ Z_n_＋__2_M__n_O_ 2 2H2O＋2e－ ＋__2_H_2_O_=__=_= →2MnOOH 2_M__n_O__O_H__＋
＋2OH－ _Z__n_(O__H_)_2_
二次电池(铅 蓄电池)
——P→b——(Psb)— —＋SOS——O4(24——s(a)＋——q) —2e—－ ——
A. Mg 比 Al 活泼，Mg 失去电子被氧化成 Mg2＋ B．铝条表面虽有氧化膜，但可不必处理 C．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形
成的 D．Al 是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉
淀析出
解析 电解质溶液为 NaOH 溶液，应为 Al 失电子，Al 为负极，
故 A 项错；铝条表面的氧化膜为 Al2O3，Al2O3 能与 NaOH 反 应，故不必处理，B 项正确；在内电路中是阴、阳离子定向移
2．原电池的正负极的判断 问题：讨论原电池正、负极的判断方法有哪些？
(1)由组成原电池的两极电极材料判断。由两种金属(或一 种金属与一种非金属)作电极时，一般情况下较活泼的金 属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由正极流向负 极；电子由负极流向正极。 (3)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动判断。在原 电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离子向负极 移动。
下列有关该电池的叙述不正确的是
()
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－ B．工作一段时间后，电解液中 KOH 的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O D．用该电池电解 CuCl2 溶液，产生 2.24 L Cl2(标准状
况)时，有 0.1 mol 电子转移
第 3 讲 化学能转化为电能—电池 基础盘点
一、原电池
1．定义：原电池是把化学能转化为 电能 的装置。
2．原电池的构成条件
(1)两个 活动性不同的电极( 两种金属或_一__种__金__属___和_ _一__种__可___以__导__电__的__非___金__属___)。 (2)将电极插入 电解质溶液中。 (3)用导线连接电极(或直接接触) 形成闭合回路 。 (4)能自发进行 氧化还原 反应。
(4)根据原电池两极发生的反应来判断。原电池的负极总 是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反 应(不一定是电极本身得失电子，特别是正极)。 (5)根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡生 成的一极为正极。 (6)根据电池总反应判断，反应中的还原剂是负极的活性 物质，对应的电极为负极；氧化剂则是正极的活性物 质，对应的电极为正极。
＋2I－
2＋＋I2 设计成如下图所示的原电池。下列
判断不正确的是
()
Hale Waihona Puke Baidu
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．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的
石墨电极为负极 解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成 Fe2 ＋被还原，I－失去电子变成 I2 被氧化，所以 A、B 正确；电流 计读数为零时 Fe3＋得电子速率等于 Fe2＋失电子速率，反应达 到平衡状态；D 项在甲中溶入 FeCl2 固体，平衡 2Fe3＋＋2I－
注意：判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来 判断，要看反应的具体情况，例如：a.Al 在强碱性溶液中 比 Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；b.Fe、Al 在浓 HNO3 中钝化后，比 Cu 等金属更难失电子，Cu 等 金属作负极，Fe、Al 作正极。
例 1 (2009·福建理综，11)控制适合的条件，将反应 2Fe3＋
应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是
(C )
A．CH3OH(g)＋O2(g)―→H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋
2e－
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－―→2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)―→CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－ D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－―→4OH－
考点精讲
考点一 原电池的工作原理及正负极的判断 1．原电池的工作原理
(－)Zn|CuSO4|Cu(＋)原电池工作原理如下所示：
电池反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 外电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 外电路、内电路共同形成闭合电路，形成电流，从而使化 学能转化为电能。