第二节化学能与电能第2课时

应用3：请在图上标出电子的流动方向和电流方向,
并判断正负极，写出电极反应式和总反应式.
I
Ag
eFe Zn
e-
I
Cu
H2SO4 (aq)
CuSO4 (aq)
负极( Fe ): Fe－2e - = Fe 2+ . 正极( Ag): 2H++2e - = H2↑ . 总反应式: Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑ .
设计原电池，你有哪些可行方案?
Fe-Cu Fe-C Fe-Ag
FeCl3 Fe(NO3)3 Fe(SO4)3
五、发展中的化学电源
干电池
碱性电池
锂离子电池
燃料电池 蓄电池
1.干电池 （一次电池）
负极： （锌筒） Zn − 2e-＝Zn2+
（石墨棒） 正极：
2NH4++2e- +2MnO2= 2NH3+ Mn2O3+H2O 总反应： Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl =ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 +H2O 优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。 优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉。
⑵.镉镍电池 负极材料：Cd；正极材料：NiO(OH);电解质：KOH 溶液。 反应式为：
放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充电
试写出电极反应式。 负极： Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极： 2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 ⑶.锂离子电池 锂离子电池是新一代可充电的绿色电池，低功耗电器 的主流电源。
3.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； B. 保持平衡状态； C. 铁圈向下倾斜； D. 银圈向下倾斜；
4.电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别 为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反
思考：燃料电池中的燃料能不能为其 它可燃性燃料呢？
⑵.甲烷燃料电池
①中性介质： 电极反应：负极： CH4 + 8OH- - 8e- = CO2 + 6H2O 正极： 2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH总反应式： CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ②碱性介质：电极为金属铂，电解质为KOH，在 两极分别通入甲烷和氧气。 电极反应： 负极： CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O 正极： 2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH总反应式： CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O
负极( Zn ): Zn－2e - = Zn2+ . 正极( Cu): Cu2+ +2e - = Cu . 总反应式: Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu .
能力提升
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计成一个原电池。 1、电解液： 。
2、电极材料：
碱性锌-锰干电池 负极： Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极： MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OHKOH 电解质： 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
应式为：Zn+2OH--2e- = Zn(OH)2；氧化银电极上的反应式为：
Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+H2O+Zn = Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是（ A. 锌是负极，氧化银是正极 B. 锌的质量减小6.5 g，外电路中通过0.4 mol电子
A）
应用1.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质 溶液的 pH( C )
A.不变 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小 应用2.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
六、废电池对环境的危害
电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃 废电池会对环境造成严重的污染。
上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病” 就是因汞中毒引起的。
减少污染
节约资源
1.随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进 行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因 是（ B ） A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和 水源的污染 C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极
（根据电子流动方向）
电子流出的极 —负极
电子流入的极 —正极
宏观判断：
①根据电极材料
较活泼的电极材料 —负极 较不活泼的电极材料 —正极 发生氧化反应的极 —负极
②根据电极反应
发生还原反应的极 —正极
质量减轻的电极 —负极 质量增加或有气泡的极 —正极
③根据电极现象
三、原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的速率 例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产 生H2的速率加快。 2.比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸 中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现 象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金 属活动性a＞b。 3.设计原电池 例如：以Zn+Cu2+=Zn2++Cu为依据，设计一个原电池。 根据电池反应式可知，Zn失去电子，作负极； Cu2+在 正极得电子，因此含有可溶性的铜盐溶液作电解质溶液； 正极为活动性比Zn弱的金属或导电的非金属等。
第二章 化学反应与能量
温故知新
1.原电池__________________ 将化学能转化为电能是的装置。 原电池反应的本质是____________ 氧化还原反应反应。 2.原电池形成的条件： ⑴有两种活动性不同的金属（或一种是非金属 负极 ，较不 单质）作电极。相对活泼的金属作_____ 正极 ； 活泼的金属或能导电的非金属作_____ 电解质 溶液； ⑵电极材料均插入______ 闭合 回路； ⑶两极相连形成_____
2.充电电池（二次电池）
⑴.铅蓄电池: 负极（Pb）：氧化反应 Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s)
正极（PbO2） ：还原反应 PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =PbSO4 (s)+2H2O(l)
电池反应式为：
放电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 (aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电
C. 溶液中OH-向正极移动，K+ 、H+向负极移动
D. 随着电极反应的不断进行，电解质溶液中n(OH-)减小
5.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)，下列说法错误的是( C ) A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极电极反应为: 2MnO2(s)+H2O(l)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路每通过0.2mole-, 理论上减小锌的质量6.5g
第四章电化学基础 AFra bibliotek原电池工作原理
Zn Cu
外电路
H2SO4
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e- =Zn2+
阴离子
铜锌原电池 正极
阳离子 电解质
2H++2e- =H2↑
阳离子
溶液
内电路
电池反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
二、原电池的正负极的判断方法
微观判断
2.某原电池总反应的离子方程式为 2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是 （ CD ） A.正极为Cu 、负极为Fe，电解质溶液为FeCl3 溶液 B.正极为C 、负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3 溶液 C.正极为Fe 、负极为Zn，电解质溶液为 Fe2(SO4) 3溶液 D.正极为Ag 、负极为Fe，电解质溶液为CuSO4 溶液
3.燃料电池
⑴.氢氧燃料电池：
①碱性电解质： 负极：2H2 + 4OH- - 4e-＝ 4H2O 正极：2H2O + O2 + 4e-＝ 4OH总反应： 2H2 + O2 ＝ 2H2O 思考：若介质为酸性环境呢？