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第1讲 原电池
新人教版 化学 选择性必修一
第四章 化学反应与电能
第一节 电解池
复习导入
1.定义
把化学能转化成电能的装置，称为原电池
2.构成条件
①具有两个能导电的电极
②具有电解质溶液或熔融电解质
④能自发进行氧化还原反应
一般为两种活动性不同的金属或金属与能导电的非金属（石墨等）
③电极间形成闭合回路
用导线连接两极与电解质溶液共同形成闭合回路，
也可以让两个电极直接接触
一般负极与电解质溶液发生氧化还原反应
原电池
即原电池的总反应
复习导入
3.粒子移动方向
外电路：
内电路：
阳离子 → 正极
阴离子 → 负极
负极 → 正极
正极→ 负极
电子e-：
电流I：
负极
正极
“电子不下水，离子不上岸”
模块一 原电池的原理
实验4-1
实验4-1
双液 - 盐桥原电池的优点
使原电池中的氧化反应和还原反应近乎完全隔离,在不同区域之间实现了电子的定向移动,使原电池能持续、稳定地产生电流并有利于最大限度地将化学能转化为电能。
一、原电池的原理
1.双液-盐桥原电池
盐桥
装有饱和的KCl等溶液和琼脂制成的琼胶
琼胶的作用是防止管中溶液流出
K+和Cl-能在琼胶内自由移动
离子只出不进
一、原电池的原理
1.双液-盐桥原电池
盐桥的作用
沟通内电路，形成闭合回路
平衡电荷，使溶液保持电中性
避免电极与电解质溶液直接反应，放电更持久。
Zn Cu
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
A
Zn2+
e-
e-
Cu2+
Cl-
K+
盐桥
一个原电池由两个半电池组成，一个发生氧化反应，一个发生还原反应，两个半电池用盐桥连接。半电池又叫电极
锌半电池
铜半电池
一、原电池的原理
2.原电池原理的应用
根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应
根据原电池原理设计原电池
还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物
还原剂－ne－===氧化产物
氧化剂＋ne－===还原产物
确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。
一、原电池的原理
2.原电池原理的应用
根据原电池原理设计原电池
(4)画出原电池装置图。画原电池装置图时注意电极材料和导线的粗细差异，电解质溶液也要画出，并进行相应标注。
(1)根据总反应分析化合价变化，找出氧化反应和还原反应。
(2)根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应确定原电池的正、负极。
(3)结合正、负极和电极反应确定电极材料和电解质溶液等，完成原电池装置的设计。
一、原电池的原理
2.原电池原理的应用
如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。
加快氧化还原反应速率
一、原电池的原理
2.原电池原理的应用
如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。
比较金属活动性的强弱
特例：Mg/Al/NaOH溶液形成的原电池中
Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg>Al。
特例：Cu/Fe/浓硝酸形成的原电池中
Cu作负极，Fe作正极，但金属活动性：Fe> Cu。
一、原电池的原理
2.原电池原理的应用
如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。
用于金属的防护
模块二 化学电源
二、化学电源
1.化学电源
将化学能变成电能的装置
广泛应用于移动电话、照相机、计算器、遥控器、汽车、卫星等。
优点
能量转换效率高，供能稳定可靠
可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便
易维护，可在各种环境下工作。
二、化学电源
2.电池优劣的判断标准
比能量
比功率
电池的可储存时间的长短
［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］
指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少
[单位：（W/kg，W/L)]
指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小.
除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更易满足使用者需求。
二、化学电源
3.化学电源的分类
放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）
一次电池
一次电池的电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。
常见一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池等。
二、化学电源
3.化学电源的分类
一次电池
正极
负极
电解质溶液
e-
+
-
逐渐消耗
不断被还原
电池电压逐渐降低，最后失效
锌锰干电池构造原理
锌锰干电池
二、化学电源
3.化学电源的分类
一次电池
锌锰干电池
负极：Zn—2e— === Zn2+
正极：2MnO2 +2NH4+ + 2e— = 2 MnOOH + 2NH3↑
总反应：Zn+2NH4+ +2MnO2 =Zn2++2NH3↑ +2 MnOOH
容易漏液（锌外壳变薄；糊状NH4Cl显酸性）
锌锰干电池的缺点:
二、化学电源
3.化学电源的分类
一次电池
碱性锌锰干电池
湿的氢氧化钾
NH4Cl糊状
电解液
负极： Zn + 2OH- - 2e- =Zn(OH)2
正极： 2MnO2+2H2O+2e- = 2MnO(OH) + 2OH-
总反应： Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnO(OH)
二、化学电源
3.化学电源的分类
一次电池
银锌电池
正极: Ag2O; 负极：Zn; 电解质: KOH溶液
Zn－2e-＋2OH－＝Zn(OH)2
Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2
负极:
正极:
总反应式:
二、化学电源
充电电池又称二次电池，放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
汽车用铅酸蓄电池
镍氢电池
3.化学电源的分类
二次电池
二、化学电源
正极： PbO2 负极：Pb
电解质溶液：稀硫酸
总反应： Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
负极：Pb + SO42- －2e- == PbSO4
正极：PbO2 +4H+ + SO42- +2e- == PbSO4 +2H2O
3.化学电源的分类
二次电池
铅酸蓄电池
二、化学电源
3.化学电源的分类
二次电池
锂电池
总反应：
正极：
负极：
LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋Cy
放电
充电
负极材料：嵌锂层状石墨(LixC6 )
正极材料：钴酸锂(Li1-xCoO2)
电解液：锂导电有机电解液
LixCy－xe－＝ xLi++Cy
Li1-xCoO2+xLi+ +xe-＝LiCoO2
二、化学电源
3.化学电源的分类
燃料电池
将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂(如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，
具有清洁、安全、高效等特点。
燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。
反应物不储存在电池内部，由外设设备提供燃料和氧化剂。
二、化学电源
3.化学电源的分类
燃料电池
氢氧燃料电池
酸性电解质 碱性电解质
负极反应 2H2－4e—＝ 4H+ 2H2＋4OH—－4e—＝ 4H2O
正极反应 O2 ＋4H+ ＋4e—＝ 2H2O O2＋2H2O＋4e— ＝ 4OH—
总反应 2H2 + O2 ＝ 2H2O 二、化学电源
正极：2O2＋8H+＋8e—＝4H2O
总反应：CH4 ＋ 2O2 ＝CO2＋2H2O
O2
CH4
负极
正极
酸性电解质下反应式：
负极：CH4＋2H2O－8e—＝CO2＋8H+
3.化学电源的分类
燃料电池
甲烷燃料电池
二、化学电源
O2
CH4
负极
正极
3.化学电源的分类
燃料电池
甲烷燃料电池
正极：2O2＋4H2O＋8e—＝8OH—
总反应：CH4 ＋ 2O2 ＋ 2OH—＝CO32- ＋3H2O
碱性电解质下反应式：
负极：CH4＋10 OH—－8e—＝CO32-＋7H2O
二、化学电源
微提醒
燃料电池书写步骤
①析价态，定正负 ②列物质 ③标得失 ④看环境，配守恒
补项原则：酸性介质（缺H补H+，缺O补H2O）；
碱性介质（缺H补H2O，缺O补OH-）；
熔融氧化物使用O2-；熔融碳酸盐使用CO32-。
二、化学电源
1.燃料电池不燃烧，不写“点燃”条件。
2.电极不参与反应，一般 正负电极 都为 Pt 。
3.输入燃料的一极为负极，输入O2的一极为正极。
4.电解质酸碱性不同，电极反应不同。
微提醒
课堂检测
答案　D
1.控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)
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，反应达到平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，则乙中的石墨电极为负极
课堂检测
2.把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，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极上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序为(　　)
A．a>b>c>d
B．a>c>d>b
C．c>a>b>d
D．b>d>c>a
答案　B
课堂检测
3.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是(　　)
A．电池工作时，盐桥中的Cl－向负极移动
B．负极反应式：2H＋＋2e－= H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．Fe作正极，发生氧化反应
答案　A
谢谢欣赏

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