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(共24张PPT)
第1章　化学反应与能量转化
第2节　化学能转化为电能——电池
原电池的工作原理
1.原电池
(1)定义：能把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件
①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液；③形成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。
记忆口诀为“两极一质一回路一反应”。
2.无盐桥的铜锌原电池的工作原理
3.有盐桥的铜锌原电池的工作原理
装置
示意图
现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转
电极 Zn作负极 Cu作正极
电极
反应
总反应
电子流向 从负极(Zn)经外电路流向正极(Cu)
离子迁
移方向 阳离子移向正极、阴离子移向负极(盐桥中Cl－移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液)
盐桥
的作用 ①形成闭合回路
②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性
③避免电极与电解质溶液直接接触，减少电流的衰减
原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
2.二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 Pb，正极材料是 PbO2。总反应为 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
放电
充电
可充电电池充电时，原来的负极发生还原反应生成原来消耗的物质，作阴极，连接电源的负极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为“负连负，正连正”。
3.燃料电池
(1)燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，于是就可以连续不断地提供电能。
原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
　　有原电池的反应比没有原电池的反应快。例如：实验室制取氢气时，粗锌与稀硫酸的反应速率比纯锌快；或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
　　对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。例如：a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，则a为负极，b为正极，金属活动性：a＞b。
(3)设计原电池
设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：　　　　　　　。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应如下：
①负极：　　　　　　　。
②正极：　　　　　　　。
设计原电池的过程中需要选择两极材料、电解质溶液、盐桥等。
(1)选择两极材料时，负极材料一般为在反应中失电子的物质，正极材料一般为活动性弱于负极的金属或非金属导体。(2)选择电解质溶液时，如不含盐桥，参与正极反应的为氧化剂；如含盐桥，负极溶液一般含负极金属离子。另外，有时电解质也可以是能传导某些离子的固态。
(3)画装置图时，须注明电极材料和溶液成分。同时利用导线或盐桥，确保回路闭合。
如 CH3OH燃料电池：
电池类型 导电介质 反应
酸性燃
料电池 H＋
正
极
负
极
电池类型 导电介质 反应
碱性燃
料电池 OH－
正极
负极
熔融碳
酸盐燃
料电池
正极
负极
电池类型 导电介质 反应
固态氧
化物燃
料电池 O2－
正极
负极
质子交
换膜燃
料电池 H＋
正极
负极
正极　
电池放电时，Ag2O得电子变为单质 Ag，发生还原反应，故为正极。
(3)氢氧燃料电池的简易装置如图所示。
写出正极电极反应：　　　　　　　　　　　　。室温下，若该电池每消耗1 mol H2可提供电能214.5 kJ，则该电池的有效能量转化率为　　　。(已知：室温下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放286.0 kJ能量)
解答燃料电池题目的思维模型

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