原电池原理及其应用(20201012112751)
原电池的原理及其应用文章
原电池的原理及其应用原电池的原理原电池，也被称为原始电池或伏塔电池，是一种用于产生直流电的化学电池。
它是由两种不同金属和一个电解质溶液组成的。
原电池的原理是基于化学反应，通过这种反应将化学能转化为电能。
在原电池中，金属被用作电极。
其中一种金属被称为阳极，另一种金属被称为阴极。
两种金属通过电解质溶液连接起来。
当金属和电解质溶液接触时，就会发生化学反应。
这种化学反应导致了金属中的电子转移到电解质中，并在两种金属之间形成了电势差。
金属和电解质溶液之间的电势差也被称为电动势。
它是电池的驱动力，驱动电子流从负极（阴极）流向正极（阳极），从而产生电流。
这种电流可以被连接到电路中的设备来提供电能。
原电池的应用原电池的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：1. 便携式电子设备原电池常被用于便携式电子设备，如手提式收音机、闹钟、计算器等。
这些设备通常只需要低功率的电能供应，而原电池能够提供这种需求。
2. 汽车电池汽车电池是一种特殊类型的原电池，用于为汽车提供电力。
它是通过将多个原电池连接在一起形成的更大的电池组。
汽车电池为发动机提供启动电流，并为车辆的电子设备供电，如车灯、音响系统等。
3. 不间断电源原电池还被广泛应用于不间断电源（UPS）系统中。
UPS系统是用于保护电脑、服务器等重要设备不受电网故障、断电等影响的装置。
当电网供电中断时，UPS系统会立即切换到电池供电，以保证设备正常工作并防止数据丢失。
4. 绿色能源储存随着可再生能源的普及，原电池也发挥着重要的作用。
它们可以用来存储太阳能和风能等可再生能源，以便在需要电力的时候使用。
原电池通过将可再生能源转化为电能并存储起来，为后续使用提供持久的、可靠的电力来源。
5. 医疗设备原电池在医疗设备中也起着关键作用。
许多植入式医疗设备，如心脏起搏器、听觉义齿等，都需要可靠的能源供应。
原电池可以提供长时间的持久电力，使这些设备能够正常运行。
总结原电池是一种利用化学反应将化学能转化为电能的电池。
原电池的原理及其应用PPT课件
2Fe3+ + 2e－=3Fe2+
24
化 学 电 源
干电池
锂电池 2020年10月2日
纽扣电池 25
四.常见的化学电源
●一次电池 ●二次电池 ●高能电池 ●燃料电池
2020年10月2日
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四.常见的化学电源
锌－锰干电池 2020年10月2日
27
四.常见的化学电源
Ⅰ.干电池(一次电池)
电极: Zn为负极,碳棒为正极
Zn - 负极 正极 Cu
2020年10月2日
11
【问题三】 溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？
Zn 负极
正极 Cu
Zn2+ -
静电作用 Zn2+
Zn2+Zn2+Zn2+
H+
Zn2+ Zn2+
SO42-
--------
2020年10月2日
12
【问题四】
有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子， 不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？
原电池原理
2020年10月2日
1
开
你听说过伏打电池吗？
题
伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验： 在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两 种不同材料的电极，青蛙腿就像触电似的痉 挛起来。
你知道其中的奥秘吗？
2020年10月2日
2
【学生实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸， 有何现象？
Zn
Cu
原理:
2e-
总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4↓+ 2H2O
2020年10月2日
(1.25～1.28g/cm-3)
原电池的原理及应用课件
原电池的原理及应用课件一、原电池的概述•原电池是一种将化学能转化为电能的装置•由两个电极和介质组成•通过化学反应，将化学能转化为电能二、原电池的工作原理1.电极–阳极：电子从电池中流出，带正电荷–阴极：电子流入电池，带负电荷2.电解质–溶液或固体，负责电子和离子的传导–电解质浓度的变化会影响电池的电压和电流3.化学反应–通过化学反应，将化学能转化为电能–化学反应的种类和速率决定了电池的性能和寿命三、原电池的分类1.原电池按照电解质的类型分类–酸性电池：电解质为酸性溶液–碱性电池：电解质为碱性溶液–中性电池：电解质为中性溶液2.原电池按照工作原理分类–干电池：电解质为固体–湿电池：电解质为液体四、原电池的应用领域1.电子产品–手机、平板等移动设备使用锂离子电池–电脑、电视等家用电器使用铅酸电池2.汽车工业–汽车使用蓄电池作为启动电源–混合动力汽车使用镍氢电池或锂离子电池作为辅助电源3.军事领域–军用设备使用高能密度电池以满足高功率需求4.新能源领域–太阳能、风能等新能源装置需要电池来存储和供应电能五、原电池的优缺点优点•便携性强，可以随时随地使用•快速充放电，使用方便•环保，不会产生污染物 ### 缺点•电池会老化，寿命有限•部分电池需要定期维护和更换•一些电池含有有害物质，需要特殊处理六、原电池的发展趋势1.高能量密度–追求更高的能量存储密度，实现更长时间的使用2.快速充电–提高充电速度，缩短充电时间3.长寿命–延长电池的使用寿命，减少更换频率4.环保绿色–减少或消除对环境的污染以上是关于原电池的原理及应用的课件，介绍了原电池的工作原理、分类、应用领域、优缺点以及发展趋势。
通过本课件的学习，了解了原电池在现代社会中的重要性和广泛应用。
希望能对大家的学习和工作有所帮助！。
原电池原理及应用PPT课件
6
化学电源
锂电池
2020年10月2日
1
干电池
上图是锌－锰干电池
2020年10月2日
2
随着用电器朝着
小型化、多功能化发
展的要求，对电池的
发展也提出了小型化、
多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运
而生。这类电池的重要特征是电解液由原来
的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由
锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电
2020年10月2日 流大幅度提高。
3
铅蓄电池
2020年10月2日ห้องสมุดไป่ตู้
4
锂电池
锂是密度最小的金属，用锂作为电 池的负极，跟用相同质量的其他金属作 负极相比较，使用寿命大大延长。
2020年10月2日
5
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原电池原理及应用PPT课件(上课用)
B 0.050摩
C 0.10摩
D 0.20摩
3（2000）下列关于实验现象的描述不正确的是
(C )
A 、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜 片表面出现气泡。
B 、用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌 溶液，铁片表面出现一层锌。
C 、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出 现一层铁。
D 、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯 化铜溶液，气泡放出速率加快。
分析：本题主要考查原电池反应原理，放 电时负极发生氧化反应： 选C
Zn－2e＋2OH ＝Zn(OH)2
正极发生还原反应：
FeO42-+3e＋4H2O ＝Fe(OH)3＋5OH
电极附近溶液碱性增强，D正确，C不正确，
在充电时阳极发生反应：
Fe(OH)3-3e＋5OH＝FeO42-＋4H2O B正确，
2（96）实验室用铅蓄电池作电源电解
饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电
时发生如下反应:
负极: Pb+ SO42－= PbSO4+2e－，
正极 PbO2+4H++ SO42－+2e－= PbSO4+2H2O
今若制得Cl20.050摩,这时电池内消耗的
H2SO4的物质的量至少是: C
A 0.025摩
4（2002）在原电池和电解池的电极上所发生的反
应，同属氧化反应或同属还原反应的是（BC）
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应。 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应。 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应。 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应。
、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与 诚信的 人相伴 ，聪明 总与高 尚的人 相伴， 魅力 94.对一个适度工作的人而言，快乐 来自于 工作， 有如花 朵结果 前拥有 彩色的 花瓣。 ――[约 翰·拉 斯金]
原电池原理及应用
原电池原理及应用电池是一种可以将化学能直接转化为电能的装置，其工作原理是通过化学反应的进行，产生电子流动从而发电。
电池的基本结构由两个电极（即正极和负极）以及介质（即电解质）组成。
正极常由金属氧化物或金属化合物构成，负极常由金属构成，而电解质则是电池内部环境中的离子溶液。
当电池内部连接电路，电池反应开始进行。
正极的材料被氧化，释放出电子，而负极的材料则被还原，吸收电子。
这些电子经过外部电路流动，在其路径中完成有用的功。
在电子流动的同时，离子也会在电解质中移动，从正极离开，通过电解质到达负极。
具体来说，电池中的化学反应可以是可逆反应或不可逆反应。
可逆反应的电池可以通过外部电源从外部进行反应，从而将电池恢复至初始状态，即充电。
不可逆反应的电池在排空化学物质后只能废弃。
电池的应用范围非常广泛，涵盖了日常生活和工业生产的方方面面。
以下是电池在不同领域的一些主要应用：1.电动车：以锂离子电池为主要动力的电动车在环保和能源节约方面具有巨大优势。
2.移动电子设备：电池是手机、平板电脑、笔记本电脑等移动电子设备的主要电源。
3.太阳能电池板：太阳能电池板将太阳能转化为电能，广泛应用于户外照明和平板式电池的充电。
4.无线传感器网络：电池被用于供电低功耗和便携式传感器节点，例如环境监测、医疗和物流追踪等领域。
5.应急电源：电池可以作为应急电源备用电力，例如停电时使用的备用照明设备。
6.遥控小车和玩具：电池被广泛用于供电遥控小车和玩具。
7.新能源储存：电池作为大规模储存新能源（例如风能和太阳能）的关键技术，可以平稳输出储存的能量。
其他还有许多领域也用到了电池技术，包括电动工具、医疗设备、家用电器等。
然而，电池也存在一些问题。
首先，电池容量有限，使用一段时间后需要更换或充电，这可能对一些应用造成不便。
其次，电池材料的制备和处理过程对环境有一定影响，如锂离子电池的制造过程涉及到稀缺资源的开采。
随着科学技术的不断发展，电池的性能将会不断改进，包括提高容量、延长使用寿命、减少充电时间等。
原电池原理及其应用
正极：Cu2+ + 2e— = Cu
总离方：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
总化方：Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
（2）若只有一个能反应，该电极作负极，溶 液中的阳离子参与正极反应
负极：Fe — 2e— = Fe2+ 正极：2H+ + 2e— = H2 ↑
记忆规律： 原电池中浮只羊、生虱痒
原电池电极反应式的书写步骤：
先看两电极是否能直接与电解质溶液反 应，并确定正负极，再写电极反应式（一般 地，先写总反应式，再分析化合价升降情况 写出两个电极的电极反应式）。 （注意：同时书写两电极反应式时，两电极 反应式中的电子数要求相等）
（1）若均能反应，谁活泼谁作负极，溶液中 的阳离子参与正极反应
正极（ + ）：2H+ + 2e— = H2 ↑ （还原反应） 0 +1 +2 0
总离方：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑
总化方：Zn + H2SO4(稀) = ZnSO4 + H2 ↑
— —
定义：原电池是利用＿＿氧＿化＿还＿原＿反应原理将 ＿化＿学＿能转化为＿＿电＿能的装置。
观看动画演示：原电池原理
（４）能自发地发生＿氧＿化＿还＿原＿反应（有明显 电流产生时需具备此条件）。
（CD）
√√
×？
×
× F√
４、原电池的电极反应式、总反 应式的书写及反应类型、电子流 向或电流流向的判断
负极（锌片）：Zn – 2e— = Zn2+ （氧化反应） 正极（铜片）：2H+ + 2e— = H2↑ （还原反应） 总离方： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 总化方： Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
原电池的工作原理及其应用PPT课件
2021
16
三 设计原电池
• 理论上能放热的氧化还原反应都可以设计成原电池。 • 1．拆反应 • 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。
2021
17
• 2．确定电极材料 • 若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，
• [答案] C
2021
23
• 1示．意M图g－如H下2O：2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，
• 该电池工作时，下列说法正确的是( )
• A．Mg电极是该电池的正极
C
• B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应 • C．石墨电极附近溶液的pH增大
• D．溶液中Cl－向正极移动
2021
4
• 2．构成条件 • (属1)与一电看解反质应溶：液看反是应否)有。能自发进行的______氧__化__还__原反应发生(一般是活泼性强的金 • (2)二看两电极：一般是____________不同的两电极。 • (3)三看是否形成闭合回路，形活成泼闭性合回路需三个条件： • ①____________溶液； • ②两电极电直解接质或间接接触； • ③两电极插入____________溶液中。
2021
21
[例 1]锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换 膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的 是( )
A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的 c(SO24－)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
2021
13
• [例1]原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列 说法正确的是( ) B
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原电池原理及其应用班级_______ 姓名____________ 学号 _________预学案1.原电池的定义： __________________________________________________________________2.正负极判断：结合你对原电池反应原理的认识，谈谈如何判断原电池的正、负极由组成原电池两极的电极材料判断：丁腰慣迟负极：___________________________ ；正极： ________________________________由发生的反应是氧化反应还是还原反应、化合价升降、电子得失的角度判断：负极：______________________________ ;正极：________________________________由电子的流向、电流的方向判断：负极：______________________________ ;正极：________________________________由原电池内部电解质中离子迁移方向判断：负极：______________________________ ;正极：________________________________3・粒子的移动方向：外电路：____ 导电，方向：由______ 极流向_______ 极内电路：_____ 导电，方向：—离子由负极流向正极，_离子由正极流向负极4.金属的腐蚀金属的腐蚀可分为___________ 和___________ ，其中以 ____________ 为主钢铁在潮湿的空气里发生的腐蚀是______ 腐蚀的典型例子；可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，写岀其电极方程式和总反应式析氢腐蚀：条件：___________________________________________________ ;正极： _________________ ■负极：___________________总反应式： _________________________________________吸氧腐蚀：条件：___________________________________________________ :正极： _________________ ■负极：___________________总反应式： _________________________________________思考：铜等活动性较差的金属在酸性条件下能否发生析氢腐蚀？启学案重难点1 •电极及粒子移动方向判断【例1］用铜片、银片、C U(NO3)2溶液、AgNCh溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KN0?的U型管) 构成一个原电池，以下有关该原电池的叙述正确的是①在外电路中，电流由铜电极流向银电极2正极反应为：Ag+ + e- == Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④讲铜片浸入AgNCh溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A①Q B②③C②④D③④【变式训练1】我国首创的海洋电池以铝板为负极，钳网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为：4A1 + 302 + 6H2O == 4A1（OH）3下列说法不正确的是A、正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 40HB、电池工作时，电流由铝电极沿导线流向钳电极C、以网状的钳为正极，可增大与氧气的接触而积D、该电池通常只需要更换铝板就可继续使用重难点2•原电池电极反应式及总反应式的书写方法【例2】甲烷氧气燃料电池，两极均为多孔Pt电极，写出以下几种情况下的电极反应式和总反应式（1）若电解质为稀硫酸负极______________________________________ 正极 _______________________________（2）若电解质为KOH溶液负极______________________________________ 正极 _______________________________（3）若电解质为某熔融盐（02•离子可在其中迁移）负极______________________________________ 正极 _______________________________【变式训练2] 一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和CO?。
该电池负极发生的反应是：A.CH3OH + O2 ==H2O + CO2 + 2H+ +2e-B.O2 + 4H+ + 4e- = 2H2OC.CH.OH + H20 == CO2 + 6H+ + 6e-D.O2 + 2H2O + 4e- == 40H-【教师点拨】抓本质、看介质【变式训练3】以匍萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是：A.该电池能够在高温下工作B・电池的负极反应为：C6H]2O6+6H2O-24e'=6CO2+24HC.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗lmol氧气，理论上能生成标准状况下CO222.4/6 L【变式训练4】可用于电动汽车的铝■空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O4-4e =40HB.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：A1+3OH -3e=AI（OH）31C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极重难点3、金属的腐蚀与防护【例3】钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe214-4OH\以下说法正确的是（）A.负极发生的反应为：Fe-2e"=Fe2^ B、正极发生的反应为：2H?O+O2+2c =4OKC、原电池是将电能转变为化学能的装置D、钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀【变式训练5】下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）A、纯银器表而在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B、当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用C、在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D、可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀测学案1. 下列叙述中正确的是（ ）A. 构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。
B. 由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。
C ・马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。
D ・铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol 电子通过。
2. X 、Y 、Z 、W 四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。
X 、Y 相连时，X 为负极;Z 、W 相连时，电流方向是W-Z ： X 、Z 相连时，Z 极上产生大量气泡：W. Y 相连时，W 极 发生氧化反应。
据此判断四种金属的活动顺序是（）A. X>Z>W>Y B 、Z>X>Y>W C 、X>Y>Z>W D 、Y>W>Z>X3.某原电池的总反应的离子方程式为：2Fc*+Fc == 3Fe 2\不能实现该反应的原电池组成是（ ）电解质溶液为FcCb 溶液 电解质溶液为FC （NO3）3溶液 电解质溶液为Fe 2（SO 4）3溶液 电解质溶液为CuSO 4溶液4. 拯报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将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，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 _ =4OHB. 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：2H 2+O2=2H 2OD. 用该电池电解C11CI2溶液，产生2.24 LCh （标准状况）时，有0.1 mol 电子转移5. 银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片一起接触浸泡 在稀NaOH 溶液中，经一立时间污迹消失，取出后用水洗于净，再用软布或棉团擦光。
有关叙述 正确的是 （ ）A.溶液中的OH 漓子向正极移动B.在银表而上的反应为:Ag2S+2c=2Ag+S'C ・在铝表面的反应为:Al-3e-=Al 3+ D.在铝表而的反应为:Al+4OH-+3e=AlO 2+2H2O6•耕（N 田4）—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%〜30%的KOH 溶液。
电池总反应为：N 2H 44-O 2=N 2 t +2H 2Oo 下列关于该燃料电池工作时的说法正 确的是A.负极的电极反应式是：N 2H 4+4OH -4e =4H 2O+N 21B ・正极的电极反应式是：O 2+4H l +4e =2H 2OC ・溶液中阴离子向正极移动 D.溶液中阴离子物质的量基本不变7. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）电饶戦A ・a 电极是负极A. 正极为铜,B. 正极为碳,C. 正极为铁,D. 正极为银, 负极为铁, 负极为铁, 负极为锌, 负极为铁,B・b电极的电极反应为：4OH -4e == 2H2O+O2T C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D ・氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置8. 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。
锌一镭碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO 2(s) + H 2O(l) == Zn(OH)2(s) + Mn 2O 3(s),下列说法错 误的是( )A ・电池工作时，锌失去电子B ・电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H 2O( 1 )+2c~ = Mn 2O3(s)+2OH(aq)C ・电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D ・外电路中每通过0.2mol 电子，锌的质量理论上减小6・5g9. 某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO 2+2H 2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列说 法中正确的是( )放电时正极反应NiCh+2c+2H+=Ni(OH )2 D.装置X 、Y 形成的子系统能实现物质的零排放并能实现化学能与电能间的完全转化11. Zn —MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCh —NHQ 混合溶液。
(1) 该电池的负极材料是 __________ ・电池工作时，电子流向 ______ (填“正极'或'负极“)。