1.2化学能转化为电能——电池课件2023-2024学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

化学能转化为电能——电池 1.定义 原电池是将化学能转化为电能的装置。 2.构成条件 1 . 原电池的定义与构成条件 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 1.铜锌原电池实验探究 (1)实验装置   2 . 原电池的工作原理 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生偏转 锌片质量减少,铜片质量增加 (b) 发生偏转 锌片质量减少,铜片质量增加 (2)实验现象 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 (3)工作原理 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn-2e-  Zn2+ Cu2++2e-  Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电池反应 Zn+Cu2+  Cu+Zn2+ 电子流向 电子由锌片通过导线流向铜片 离子移向 阳离子向正极移动,阴离子向负极移动 盐桥作用 构成闭合回路,平衡电荷,传导电流 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 2.原电池的工作原理 (1)原电池的相关概念 ①负极:电子流出的电极,发生氧化反应。 ②正极:电子流入的电极,发生还原反应。 ③电极反应:在电池中,氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的,分别相当于氧化 还原反应的一半,这种反应常称为半反应。在电极上进行的半反应叫作电极反应。 ④电池反应:电池的两个电极反应组成电池的总反应,这个总反应叫作电池反应。 (2)工作原理 外电路中电子由负极流向正极,内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极,阳离子移向正极;两 极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成闭合回路,使两个电极反 应持续进行,发生有序的电子定向转移过程,产生电流,实现了化学能向电能的转化。 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 1.加快化学反应速率 形成原电池后,化学反应速率加快。如实验室制取H2时,把锌粒放入盛有稀硫酸的试管中, 加入几滴硫酸铜溶液,化学反应速率加快。 2.比较金属的活动性强弱 一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3.用于金属的保护 将需要保护的金属制品用作原电池的正极而受到保护。 4.设计原电池(详见定点2) 3 . 原电池原理的应用 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 化学电源是将化学能转化为电能的实用装置。 1.化学电源的分类 4 . 化学电源 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 2.常见化学电源 (1)锌锰干电池 ①酸性锌锰干电池 负极(锌)反应:Zn-2e-  Zn2+; 正极(石墨)反应:2MnO2+2N +2e-  Mn2O3+2NH3+H2O(有争议)。 ②碱性锌锰干电池 负极(锌)反应:Zn+2OH--2e-  ZnO+H2O; 正极(石墨)反应:2MnO2+2H2O+2e-  2MnOOH+2OH-; 电池反应:Zn+2MnO2+H2O  ZnO+2MnOOH。 (2)铅蓄电池 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 装置   放电 负极:Pb+S -2e-  PbSO4 正极:PbO2+4H++S +2e-  PbSO4+2H2O 充电 阴极:PbSO4+2e-  Pb+S  阳极:PbSO4+2H2O-2e-  PbO2+4H++S  总反应 Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 铅蓄电池是一种二次电池,电动自行车、汽车等都要用到它。铅蓄电池的性能优良、 造价低、可多次充放电,其主要缺点是单位质量电池释放的电能少。 (3)燃料电池 ①工作原理 燃料电池是燃料(主要是可燃性气体或液体)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成 的原电池。燃料在原电池的负极发生氧化反应,氧化剂在原电池的正极发生还原反应。 ②常见的四种典型燃料电池 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 名称 电解质 电极反应和总反应 氢氧 燃料 电池 KOH 正极:O2+4e-+2H2O  4OH- 负极:2H2-4e-+4OH-  4H2O 总反应:2H2+O2  2H2O H2SO4 正极:O2+4e-+4H+  2H2O 负极:2H2-4e-  4H+ 总反应:2H2+O2  2H2O 甲烷 燃料 电池 KOH 正极:2O2+4H2O+8e-  8OH- 负极:CH4+10OH--8e-  C +7H2O 总反应:CH4+2O2+2KOH  K2CO3+3H2O 第1讲　描述运动的基本概念 第1章 化学反应与能量转化 甲醇燃料电池 KOH 正极:3O2+6H2O+12e-