4.1原电池（教学课件）——2022-2023学年高中化学人教版（2019）选择性必修1化学反应原理.pptx

4.1原电池

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01.原电池的工作原理

（一）原电池原理1、原电池的概念和构成条件（1）概念：是将_______转化为_____的装置。其反应实质是自发的氧化还原反应。化学能电能（2）构成条件电极两电极为导体，且存在活动性差异，一般活动性______的金属做负极，活动性______的金属或非金属导体做正极溶液有________溶液回路形成闭合回路，即满足：(1)两电极直接接触(靠在一起)或间接接触(用导线相连)；(2)两电极插入电解质溶液中本质________________反应较强较弱电解质自发的氧化还原

电极名称负极正极电极材料____________电极反应__________________________________反应类型____________________电子流向(外电路)由______沿导线流向______离子流向(内电路)阴离子向____极移动，阳离子向____极移动；盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向：K＋移向____极，Cl－移向____极电池反应(离子方程式)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuZnCuZn-2e－==Zn2＋Cu2＋＋2e－==Cu氧化反应还原反应负极正极负正正负

两类装置的不同点装置Ⅰ：俗称单液原电池，还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，化学能既转化为电能，又转化为热能，造成能量损耗装置Ⅱ：俗称双液原电池，还原剂Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，化学能仅转化为电能，避免能量损耗，故电流稳定，持续时间长盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。

思考讨论1.Cu、Ag与稀硫酸能否设计成原电池?不能。Cu、Ag与稀硫酸都不能自发地发生氧化还原反应。2.试分析铁、铜作电极，浓硝酸为电解质溶液构成原电池的正、负极及得失电子的情况，并写出两极的电极反应。铁、铜及浓硝酸可构成原电池,由于常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,铜会溶解,发生反应Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应中铜失去电子,作负极;NO3-得到电子,铁作正极。负极反应为Cu-2e-==Cu2+,正极反应为4H++2NO3-+2e-==2NO2↑+2H2O。

二、原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点:内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向运动。闭合回路：

(1)增大氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，增大了锌与稀硫酸的反应速率，使产生H2的速率增大。原电池原理的应用(2)比较金属的活动性强弱原电池中，负极一般为活动性较强的金属，正极一般为活动性较弱的金属或能导电的非金属。(3)设计原电池①首先将氧化还原反应分成两个半反应②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液

02.化学电源

1、分类一次电池（干电池）：电池消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电重新使用；燃料电池：一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

1、普通锌锰电池（碱性）(1)组成:正极：MnO2负极：Zn电解质：KOH(2)工作原理:负极反应：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;正极反应：2MnO2+2e-+2H2O===2MnO(OH)+2OH-;总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。

2、二次电池(以铅酸蓄电池为例)(1)组成：负极：Pb正极：PbO2电解质：H2SO4溶液(2)工作原理:铅酸蓄电池是最常见的二次电池,其电极反应分为放电和充电两个过程。①放电过程的电极反应、总反应:负极：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)；正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O；总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)。②铅酸蓄电池的充、放电过程:

3、燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例)(1)组成：负极：H2正极：O2电解质：酸溶液或碱溶液(2)氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应式介质负极反应式正极