原电池的工作原理
Company Logo
[知识回顾 知识回顾] 知识回顾 判断下列装置能否构成原电池， 判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件
Cu C
①
②
Zn
③
Cu
④
⑤
Company Logo
原电池： 原电池：把化学能转变为电能的装置 形成原电池的条件 前提条件： 自发的氧化还原反应、 前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应 （1）有两种活泼性不同的导电材料 有两种活泼性不同的导电材料 活泼性不同 不同的金属或金属与非金属导体） (不同的金属或金属与非金属导体）作电极 （2）两个电极必须插入电解质溶液中 两个电极必须插入电解质溶液中 电解质溶液 （3）两极相连形成闭合回路 （用导线连接或电 两极相连形成闭合回路 极直接接触） 极直接接触）
Company Logo
Company Logo
原电池电极反应、电池反应的书写 原电池电极反应、
正极（铜电极）： 2H+ + 2e- = H2 ↑ 负极（锌电极）： Zn - 2e- = Zn2+
电池反应： 总反应） 电池反应：Zn+ 2H+ = H2↑+ Zn2+（总反应）
Company Logo
下列哪些装置能构成原电池？ 下列哪些装置能构成原电池？相应的电极反应
Zn Cu
A
Zn Cu
B
C √
D √
E
F
Company Logo
负极Zn 负极 ： 正极C 正极 ： 总反应：
Zn－2e- ＝Zn2+ － 2H++2e- ＝H2↑ Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极Ｃ 负极Ｃu： 正极C 正极 ： 总反应：
Ｃu－2e- ＝Ｃ 2+ － ＝Ｃu 2Ag++2e- ＝2Ag Cu+2Ag+＝Cu2++2Ag
Company Logo
[设疑]若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移 动的装置连接起来，能否形成原电池？ 预测Ｐ１２[实验1] 的现象和结论 实验1] 预测Ｐ
探究一： 探究一：
现象: 现象:
锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升. 锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升. 结论: 结论:
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
化学能
热能
Company Logo
探究二： 探究二：
预测Ｐ 实验2] 预测Ｐ１２[实验2] 的现象和结论
现象: 现象: 锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转. 锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转. 结论: 结论: Zn-2e =Zn Zn2+
2e-
Cu2++2e-=Cu
Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu
化学能
电能
Company Logo
盐桥： 型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。 溶液和琼脂作成的冻胶。 盐桥：在U型管中装满用饱和 型管中装满用饱和 溶液和琼脂作成的冻胶
1、盐桥的作用： 盐桥的作用： 使Cl-向锌盐方向移 向铜盐方向移动， 动，K+向铜盐方向移动， Zn盐和Cu盐溶液一直 盐和Cu 使Zn盐和Cu盐溶液一直 保持电中性， 保持电中性，从而使电 子不断从Zn极流向Cu Zn极流向Cu极 子不断从Zn极流向Cu极。
Company Logo
正极（铜电极）： Cu2+ + 2e- = Cu 负极（锌电极）： Zn - 2e- = Zn2+
电池反应： 总反应） 电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应） 此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。 此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。
Company Logo
[活动探究] 活动探究]
请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： 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。 设计成一个原电池。
1、电解溶液： CuSO4溶液 电解溶液： 。
Fe
C
2、电极材料： 电极材料： 正极
C
，负极
Fe
。
3、电极反应式 ： 正极: 正极:
Cu2++2e- ＝Cu
。 。
Fe－2e - ＝Fe2+ － 负极: 负极:
Company Logo
[随堂检测 ]
1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明 、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是， 理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式. 理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式 负极： 负极： 正极： 正极 总反应： 总反应： Zn－2e-＝Zn2+ － 2H++2e-＝H2↑ Zn+2H+＝Zn2++H2↑
(×) ×
Company Logo
负极： 正极： 正极： 总反应： 总反应：
Fe－2e - ＝Fe2+ － Cu2++2e- ＝Cu Fe+Cu2+＝Fe2++Cu Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
负极： 负极：
Zn－ Zn－2e-＝Zn2+
2+ 正极： 正极： Cu +2e ＝Cu
2+ 2+ 总反应： 总反应： Zn+Cu ＝Zn +Cu
或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu
Company Logo
2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = 一个原电池的总反应的离子方程式是Zn Cu， Zn2+ + Cu，该反应的原电池的组成正确的是
A B Ag C D
正极 负极 电解质溶液
Zn Cu CuCl2
Cu Zn CuSO4
Cu Zn FeCl2
Cu
H2SO4
Company Logo
3、已知氧化还原反应 、 Cu ＋ 2FeCl3 = 2FeCl2 ＋ CuCl2， 利用这一反应设计一个原电池，画出示意图， 利用这一反应设计一个原电池，画出示意图， 标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。 标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。
A Cu C
－ 负极： Cu－2e - ＝Cu2+ 正极： 正极： 2Fe3++2e- ＝2Fe2+ 总反应： 总反应： 2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+ ＝
CuCl2
FeCl3
Company Logo
不同的介质 不同的电极反应
负极： 负极： Fe — 2e- = Fe2+ Fe Cu 正极： 正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 稀 硫 酸 负极： 负极： Fe — 2e- = Fe2+ Fe 正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OHCu 正极： 总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2↓
稀 硫 酸 NaCl溶液 溶液
Company Logo
负极： 负极： Mg — 2e- = Mg2+ + 2H2O 正极： 正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ↑
稀硫酸
负极： 负极： Al+ 4OH－—3e- =Al O2－ +2H2O 正极： 正极：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH－ 总：2Al+ 2OH－ +2H2O =2Al O2－ + 3H2
Company Logo
负极： 负极： Al — 3e- =Al 3+ + 2H2O 正极： 正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 ↑
稀H2SO4
负极： Cu —2e- = Cu 2+ 负极： 正极： 2H+ +NO3－ + e- = NO2 + H2O 正极： 总：Cu + 4H+ +2NO3－= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O
Company Logo
下列关于下图所示原电池的说法正确的是 A 铝片为正极 B 正极上有 2产生 正极上有H C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 是电池的负极， 是电池的负极 D 当转移 当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2
Cu
Company Logo
锂电池
干电池
蓄电池
各类电池
纽扣电池
Company Logo
1、干电池一次电池 、干电池 一次电池 银锌纽扣电池 是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣， 是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电 两极分别为氧化银 氧化银和 电解质为KOH溶液， 溶液， 池。两极分别为氧化银和锌，电解质为 溶液 发生氧化还原反应后生成银 氧化锌。 发生氧化还原反应后生成银和氧化锌。
锌是 负 极，发生 氧 化 反应； 反应； 反应。 氧化银是 正 极，发生 还 原 反应。
总反应为： 总反应为：Zn+Ag2O= ZnO+2Ag Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 负极（ 负极（锌）： Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH正极（氧化银）： 正极（氧化银）：
Company Logo
普通锌锰干电池
总反应： 总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O 负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+ 负极（锌筒）： ）： 正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 正极（石墨）： ）：
Company Logo
碱性锌锰干电池（ 碱性锌锰干电池（用KOH代替 代替 NH4Cl能提高 性能，延长寿命） 能提高 性能，延长寿命） 总反应： 总反应：Zn+ 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOH 负极（锌筒）： 负极（锌筒）： Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极（石墨）： 正极（石墨）： 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
Company Logo
2、燃料电池
氢氧燃料电池的工作原理 氢氧燃料电池的工作原理
碱性或中性条件： 碱性或中性条件： H 负极（ 负极（H2）： 2H2 + 4OH￣ - 4e￣ = 4H2O 正极（ 正极（O2）： O2 + 2H2O + 4e￣ = 4OH￣ 总反应： 总反应： 2H2＋O2＝2H2O 酸性条件： 酸性条件： H 负极（ 负极（H2）： 2H2 -4e￣ = 4H+ 正极（ 正极（O2）： O2 + 4H+ + 4e￣ = 2H2O 总反应： 总反应： 2H2＋O2＝2H2O
氢氧燃料电池结构
Company Logo
【拓展】 拓展】
一种新型燃料电池， 一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入 KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷 溶液中作电极， 溶液中作电极 和氧气。电极反应为： 和氧气。电极反应为： 负极： CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O 负极： 正极： 正极： 2O2+ 4H2O +8e-= 8OH 电池总反应： 电池总反应：
CH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O
Company Logo
3、充电电池 、 充电电池又称二次电池， 充电电池又称二次电池，它在放电时所 进行的氧化还原反应， 进行的氧化还原反应，在充电时又逆向 进行，使生成物恢复原状， 进行，使生成物恢复原状，如此充放电 可循环进行，至一定周期后终止。 可循环进行，至一定周期后终止。
汽车用蓄电池
Company Logo
铅蓄电池放电时的电极反应： 铅蓄电池放电时的电极反应： 放电时的电极反应 2e负极： 负极：Pb + SO42-—2e-＝PbSO4 正极： 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 总反应 ：PbO2 + Pb + 4H++ 2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O 铅蓄电池充电时的电极反应： 充电时的电极反应 铅蓄电池充电时的电极反应： 负极： 2e 负极： PbSO4 +2e- ＝ Pb + SO42正极： 正极： PbSO4 + 2H2O -2e-＝ PbO2 + 4H+ + SO42总反应 ：2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 4H++ 2SO42-
铅蓄电池充电和放电的总化学方程式： 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：
放电
PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电
2PbSO4 + 2H2O
Company Logo
【拓展】 拓展】
海水电池
1991年，我国首创以铝-空气 海水为能源的新型电 年 我国首创以铝 空气 空气-海水为能源的新型电 用作航海标志灯。 池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电 解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。 解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。 这种海水电池的能量比“干电池” 这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。电极 ～ 倍 反应式为： 反应式为： 负极： 负极： 正极： 正极：
4Al - 12e-= 4Al 3+ 3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -
电池总反应： 电池总反应： 4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3
Company Logo
镍铬电池
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
NiO2（S）+Cd（S）+2H2O（L） =Ni（OH）2（S）+Cd（OH）2（S）
Ag2O（S）+Cd（S）+H2O（L） =2Ag（S）+Cd（OH）2（S）
Company Logo
锂电池
1、电极材料及原料 正极： 正极：金属氧化物 2、电解质溶液 3、优点 负极： 负极：锂
摩托罗拉6188/6288 摩托罗拉 原装锂电池
有机溶剂
索尼数码相 机锂电池
使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、 使用寿命长，质量轻、电压高、工作效率高、 寿命长、质量轻、 寿命长、质量轻、体积小 4、应用领域
电脑、照相机、手表、 电脑、照相机、手表、心脏起博器
Company Logo
锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池， 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池 下列说法正确的是（ 的总反应为Li 的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ） Li是正极 是正极， A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ Li是负极 是负极， B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ Li是负极 是负极， C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 – Li是负极 是负极， D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
Company Logo
[练习] 练习] 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视， 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视， 可用Li 的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极 燃气，空气与CO 的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃ 燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃ 下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e阳极反应式：
阴极反应式： O2+2CO2+4e-=2CO32阴极反应式：
总电池反应式： 2CO+O =2CO 总电池反应式：
2 2
Company Logo
如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃 年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃 如图是 料电池的结构示意图。 料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质 和电子。 子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另 和电子 电子经外电路、 一极与氧气反应。电池总反应式为： 一极与氧气反应。电池总反应式为： 2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。 ＋ 。 A、C 、 下列说法中正确的是 A．左边的电极为电池的负极， ．左边的电极为电池的负极， a处通入的是甲醇 处通入的是甲醇 B．右边的电极为电池的负极， ．右边的电极为电池的负极， b处通入的是空气 处通入的是空气 C．电池负极的反应式为： ．电池负极的反应式为： CH3OH + H2O － 6e－ = CO2 + 6H+ D．电池的正极反应式为： ．电池的正极反应式为： O2+2H2O+4e－=4OH－
