4.1原电池-【2小时巩固提升】2023-2024学年高二化学同步精品讲义+课时作业（人教版2019选择性必修1）

第四章 化学能与电能 第1节 原电池 1. 以铜锌原电池为例，了解原电池的工作原理。 2. 熟悉几种常见化学电源的组成及工作原理，会熟练书写电极反应式。 知识点一 原电池工作原理。 知识点二 化学电源。 知识点一 原电池工作原理 1．概念：利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。 2．构成条件： (1)具有两个电极。 (2)合适的离子导体(如电解质溶液)。 (3)形成闭合回路。 (4)能自发地发生氧化还原反应。 3．工作原理(以铜锌原电池为例)： (1)实验现象。 ①电流表指针发生偏转。②锌片逐渐溶解。 ③铜片上有红色物质析出。 ④将盐桥取出，电流表指针回到0点。 (2)工作原理。 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn Cu 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 由负极沿导线流向正极 电流方向 由正极沿导线流向负极 离子移向 (内电路) 阴离子向_负 极移动，阳离子向_正 极移动；盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向_正 极，Cl－移向_负 极 盐桥的作用 ①连接内电路形成闭合回路。②平衡电荷，使电池能持续提供电流。 知识点二 化学电源 一、一次电池 1．基本构造 2．组成：正极：碳棒；负极：Zn；电解质：KOH。 3．工作原理 负极反应： ； 正极反应： ； 总反应： ； 4．特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。 二、二次电池 1．铅蓄电池 (1)基本构造 (2)组成 负极：Pb；正极：PbO2；电解质溶液：H2SO4。 (3)工作原理 ①放电过程： 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4正极： ； 总反应： ； ②充电过程： 铅蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 ③铅蓄电池的充、放电过程： (4)优缺点 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 (1)组成 负极：嵌锂石墨；正极：LiCoO2(钴酸锂)；电解质溶液：LiPF6(六氟磷酸锂) (2)工作原理 ①放电过程：负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 总反应：LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋C。 放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中。 ②充电过程：充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极极，嵌入石墨中。 ③锂离子电池的充、放电过程： (3)优点:质量小、体积小、储存和输出能量大等。 3.燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例) 1．基本构造 2．工作原理 负极反应：H2－2e－===2H＋；正极反应：O2＋2H＋＋2e－===H2O； 总反应：H2＋O2===H2O。 【归纳总结】 1.电池正负极判断方法： (1)根据电子流向：电子由负极流出，流入正极。 (2)根据离子流向：阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (3)根据两极反应的物质判断：发生氧化反应的物质所在电极是负极，发生还原反应的物质所在电极是正极，如氢氧燃料电池，由于氢气发生氧化反应，则所在电极是负极。 2.电极反应方程式的书写技巧 (1)明确两极的反应物。 (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物，然后根据化合价变化值求转移电子数、再根据介质环境和共存原则，找出参与反应的介质粒子，利用电荷守恒、原子守恒配平电极反应式（注意电解质有没有参加反应）。 3.二次电池充电时电极的连接：原电池的正极接外电源的正极，原电池的负极接外电源的正极。 4. pH变化规律的判断：若电极反应消耗OH－(H＋)，则电极周围溶液的pH减小(增大)；若电极反应生成H＋(OH－)，则电极周围溶液的pH减小(增大)。若总反应的结果是消耗OH－(H＋)，则溶液的pH减小(增大)；若总反应的结果是生成H＋(OH－)，则溶液的pH减小(增大)。若两极消耗或生成的OH－(H＋)的物质的量相等，则溶液的pH变化规律视溶液的酸碱性及是否有水生成而定，应具体问题具体分析（如酸性燃料电池，由于生成水，pH增大）。 5. 以甲烷燃料电池为例书写四种电解质环境下的电极反应方程式。 (1)酸性条件 总反应：CH4＋2O2=CO2＋2H2O。 正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O。 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋（根据C的化合价由-4到+4知转移电子数为8，根据电荷守