人教高中化学第二讲　原电池.docx

第二讲　原电池
【课标要求】　1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2.能分析、理解原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
一、原电池
1.原电池的工作原理
（1）能量转化：化学能―→电能。
（2）原电池的构成
反应
能自发进行的氧化还原反应（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）
电极
一般是活泼性不同的两电极（金属或石墨）
介质
电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等
闭合回路
两电极直接或间接接触插入介质
（3）示例：图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。
电极名称
负极
正极
电极材料
Zn片
Cu片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥中含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
两装置差异
两装置的不同之处：甲中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗；乙中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长，电流效率高。
2.原电池原理的应用
（1）加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。
（2）金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护，如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
（3）比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极并浸入H2SO4稀溶液中时，作负极的金属比作正极的金属活泼。
注意：Mg、Al作电极浸入NaOH溶液中，Al作负极
（4）设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
【诊断1】 判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。
（1）在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极（√）
（2）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动（×）
（3）某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液（×）
（4）把锌片和铜片用导线连起来，浸入食盐水中，不能形成原电池（×）
二、化学电源
1.一次电池
（1）碱性锌锰电池
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。
（2）银锌电池
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。
2.二次电池
（1）铅酸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（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）＋2H2O（l）。
（2）锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨（LixCy），正极材料为LiCoO2（钴酸锂），电解质溶液为LiPF6（六***磷酸锂）的碳酸酯溶液（无水），其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy，其放电时电极反应式为
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。
3.燃料电池
（1）特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80%。
（2）氢氧燃料电池
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
【诊断2】 判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。
（1）手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池（×）
（2）碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量提高、可储存时间加长（×）
（3）以葡萄糖为燃料的微生物燃