高中化学选修4课件：第四章-电化学基础.pptx

1、第四章 电化学基础高中化学选修4课件第一节 原 电 池1.1.了解原电池的工作原理。了解原电池的工作原理。2.2.能正确书写电极反应式和电池反应方程式。能正确书写电极反应式和电池反应方程式。3.3.能设计简单的原电池。能设计简单的原电池。 一、原电池一、原电池(1)(1)原电池是怎样工作的？原电池是怎样工作的？(2)(2)构成原电池的必要条件是什么？构成原电池的必要条件是什么？1.1.概念概念利用氧化还原反应原理将利用氧化还原反应原理将_能转化为能转化为_能的装置。能的装置。化学化学电电2.2.工作原理工作原理( (以铜锌原电池为例以铜锌原电池为例) )(1)(1)实验现象。实验现象。有盐桥存

2、在时：电流表指针有盐桥存在时：电流表指针_，锌片，锌片_，铜片上，铜片上有有_。取出盐桥时：电流表指针取出盐桥时：电流表指针_。偏移偏移逐渐溶解逐渐溶解红色物质沉积红色物质沉积回到零点回到零点(2)(2)实验分析。实验分析。电极电极ZnZn电极电极CuCu电极电极电极名称电极名称_得失电子得失电子_电子流向电子流向_反应类型反应类型_电极反应式电极反应式_总反应式总反应式_负极负极正极正极失电子失电子得电子得电子流出流出流入流入氧化反应氧化反应还原反应还原反应Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=CuZn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2

3、+Cu+Cu3.3.构成条件构成条件“两极一液一连线两极一液一连线”(1)_(1)_作电极。作电极。(2)(2)插入插入_。(3)(3)构成构成_。 两个活泼性不同的金属或金属与非金属两个活泼性不同的金属或金属与非金属电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路二、原电池的设计二、原电池的设计负负正正正正负负1.1.将化学能转化为电能是原电池的功能。将化学能转化为电能是原电池的功能。( )( )分析分析: :原电池就是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的原电池就是利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。装置。2.(20122.(2012海南高考海南高考) )锌与稀硫酸反应，要加大反应速率可滴

4、加锌与稀硫酸反应，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜。少量硫酸铜。( )( )分析分析: :锌与锌与CuSOCuSO4 4反应置换出铜，这样反应置换出铜，这样Zn-Cu-Zn-Cu-稀硫酸构成原电稀硫酸构成原电池，加快化学反应速率。池，加快化学反应速率。3.3.锌铜原电池中锌作负极，发生还原反应。锌铜原电池中锌作负极，发生还原反应。( )( )分析分析: :负极发生氧化反应。负极发生氧化反应。4.4.锌铜原电池中氢离子向正极移动。锌铜原电池中氢离子向正极移动。( )( )分析分析: :原电池中阳离子向正极移动。原电池中阳离子向正极移动。5.5.原电池中盐桥的作用是构成闭合回路。原电池中盐桥的作用是

5、构成闭合回路。( )( )分析分析: :盐桥的作用有两个，其一是构成闭合回路，其二是平衡电盐桥的作用有两个，其一是构成闭合回路，其二是平衡电荷。荷。 一、原电池的工作原理和正负极的判断一、原电池的工作原理和正负极的判断1.1.原电池的工作原理原电池的工作原理(1)(1)反应类型。反应类型。负极发生氧化反应，正极发生还原反应。负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)(2)电子的移动方向。电子的移动方向。电子从负极流出，经导线流向正极。电子从负极流出，经导线流向正极。(3)(3)离子的移动方向。离子的移动方向。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 2.2.原电

6、池正负极的判断原电池正负极的判断 【拓展延伸拓展延伸】电化学中常用的氧化还原反应的知识电化学中常用的氧化还原反应的知识(1)(1)氧化还原反应中各概念间的关系。氧化还原反应中各概念间的关系。(2)(2)金属的还原性及其离子的氧化性。金属的还原性及其离子的氧化性。【特别提醒特别提醒】原电池的电极材料原电池的电极材料“两注意两注意”(1)(1)注意电解质溶液对电极类型的影响。注意电解质溶液对电极类型的影响。一般的，较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属一般的，较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，但若是较不活泼的金属发生的氧化还原反应设计的原作正极，但若是较不活泼的金属发生

7、的氧化还原反应设计的原电池，则是较不活泼的金属作负极。例如：镁电池，则是较不活泼的金属作负极。例如：镁- -铝电极在稀硫酸铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠为电解中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。质溶液，则铝为负极，镁为正极。(2)(2)注意电极材料是否参与反应。注意电极材料是否参与反应。负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参与反应，如铅蓄电池。与反应，如铅蓄电池。【典例典例1 1】(2012(2012许昌高二检测许昌高二检测) )关关于如图所示的

8、原电池，下列说法正于如图所示的原电池，下列说法正确的是确的是( )( )A.A.电子从锌电极通过导线流向铜电极电子从锌电极通过导线流向铜电极B.B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.C.锌电极发生还原反应锌电极发生还原反应D.D.铜电极上发生的电极反应为铜电极上发生的电极反应为2H2H2e2e=H=H2 2【思路点拨思路点拨】解答该题要注意以下三点：解答该题要注意以下三点：(1)(1)较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。(2)(2)负极发生氧化反应，正极发生还原反应。负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(3)(3

9、)电子移动方向：负极电子移动方向：负极正极；离子移动方向：阳离子正极；离子移动方向：阳离子正极，正极，阴离子阴离子负极。负极。【解析解析】选选A A。该原电池中，较活泼的金属。该原电池中，较活泼的金属锌作负极，发生锌作负极，发生氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负氧化反应，较不活泼的铜作正极，发生还原反应，电子由负极极锌流出，经导线流向铜电极，负极、正极反应分别为负锌流出，经导线流向铜电极，负极、正极反应分别为负极：极：ZnZn2e2e- -=Zn=Zn2+2+，正极：，正极：CuCu2+2+2e2e- -=Cu=Cu；盐桥中的阴离；盐桥中的阴离子向负极区域硫酸锌溶液中迁移，故

10、子向负极区域硫酸锌溶液中迁移，故A A正确，正确，B B、C C、D D错误。错误。【延伸探究延伸探究】(1)(1)盐桥中通常盛放什么物质，若撤去盐桥，电流盐桥中通常盛放什么物质，若撤去盐桥，电流计指针如何变化？计指针如何变化？提示：提示：盐桥中通常盛放含琼脂的氯化钾饱和溶液；其作用是平盐桥中通常盛放含琼脂的氯化钾饱和溶液；其作用是平衡电荷、构成闭合回路，若撤去，则不能构成原电池，电流计衡电荷、构成闭合回路，若撤去，则不能构成原电池，电流计指针不发生偏转。指针不发生偏转。(2)(2)该原电池的总电池反应式如何书写？还原剂和氧化剂分别是该原电池的总电池反应式如何书写？还原剂和氧化剂分别是什么？什

11、么？提示：提示：该原电池的总电池反应式是该原电池的总电池反应式是ZnZnCuSOCuSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4CuCu，其中还原剂是锌，氧化剂是硫酸铜。其中还原剂是锌，氧化剂是硫酸铜。 二、原电池原理的应用二、原电池原理的应用1.1.比较金属的活泼性强弱比较金属的活泼性强弱例证：有两种金属例证：有两种金属a a和和b b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到到a a极溶解，极溶解，b b极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出极上有气泡产生。根据电极反应现象判断出a a是负是负极，极，b b是正极，因此，金属活动性是正极，因此，金属活动性abab。2.2

12、.加快化学反应速率加快化学反应速率例证：实验室利用锌和稀硫酸制取氢气时，通常向稀硫酸中滴例证：实验室利用锌和稀硫酸制取氢气时，通常向稀硫酸中滴入几滴硫酸铜溶液。入几滴硫酸铜溶液。原理：锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使产生氢气的速原理：锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使产生氢气的速率加快。率加快。 3.3.设计原电池设计原电池例证：依据反应例证：依据反应ZnZnFeSOFeSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4FeFe设计成原电池。设计成原电池。(1)(1)设计原电池的思路。设计原电池的思路。根据氧化还原反应方程式写出电极反应式；根据氧化还原反应方程式写出电极反应式；确定两电极材料；确定两电

13、极材料；确定电解质溶液；确定电解质溶液；构成闭合回路。构成闭合回路。(2)(2)具体分析。具体分析。【特别提醒特别提醒】(1)(1)画原电池装置图的三点提醒：画原电池装置图的三点提醒：指明原电池的正负极材料及电解质溶液。指明原电池的正负极材料及电解质溶液。烧杯中用虚线代表电解质溶液，液面用实线。烧杯中用虚线代表电解质溶液，液面用实线。用导线将两个电极连接以构成闭合回路。用导线将两个电极连接以构成闭合回路。(2)(2)若给出的是离子反应若给出的是离子反应ZnZnFeFe2+2+=Zn=Zn2+2+FeFe，则该电池的电，则该电池的电解质可能是解质可能是FeSOFeSO4 4、FeClFeCl2

14、2或或Fe(NOFe(NO3 3) )2 2。 【典例典例2 2】已知某原电池的电极反应是已知某原电池的电极反应是FeFe2e2e=Fe=Fe2 2，CuCu2 22e2e=Cu=Cu，据此设计该原电池，并回答问题。，据此设计该原电池，并回答问题。(1)(1)若原电池装置为上图左图：若原电池装置为上图左图：电极材料电极材料A A是是_，B B是是_(_(写名称写名称) )。A A电极观察到的现象是电极观察到的现象是_。(2)(2)若原电池装置为上图右图：若原电池装置为上图右图：电极材料电极材料X X是是_(_(填序号，下同填序号，下同) )a.a.铁铁 b.b.铜铜 c.c.石墨石墨电解质电解

15、质Y Y是是_。a.FeSOa.FeSO4 4 b.CuSOb.CuSO4 4 c.CuClc.CuCl2 2【思路点拨思路点拨】解答该题要注意以下三点：解答该题要注意以下三点：(1)(1)负极发生还原反应，电极材料应为铁；负极发生还原反应，电极材料应为铁；(2)(2)正极应是正极应是CuCu2+2+被还原，电解质溶液应含被还原，电解质溶液应含CuCu2+2+；(3)(3)正极材料应是比铁稳定的导体材料。正极材料应是比铁稳定的导体材料。【解析解析】结合氧化还原反应的知识可知结合氧化还原反应的知识可知FeFe2e2e=Fe=Fe2 2是负是负极反应，故极反应，故FeFe作负极，即为作负极，即为B

16、 B；CuCu2 22e2e=Cu=Cu是正极反应，是正极反应，故故A A应是铜，现象是看到有红色物质析出。不含盐桥的原电池中应是铜，现象是看到有红色物质析出。不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属即可，正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属即可，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是含不故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。答案答案: :(1)(1)铜铜( (或碳棒或碳棒) ) 铁铁有红色物质析出有红色物质析出 (2)(2)b

17、b、c c b b、c c【延伸探究延伸探究】(1)(1)左图中电子的移动方向是怎样的？左图中电子的移动方向是怎样的？提示：提示：电子由负极铁电子由负极铁( (即即B)B)经导线流向正极铜经导线流向正极铜( (即即A)A)。(2)(2)若右图中若右图中X X换为镁条，则铁电极反应如何书写？换为镁条，则铁电极反应如何书写？提示：提示：因为镁比铁活泼，此时镁条是负极，铁是正极，铁电极因为镁比铁活泼，此时镁条是负极，铁是正极，铁电极反应是反应是CuCu2 22e2e=Cu=Cu。【方法技巧方法技巧】含盐桥原电池特点及优点判断含盐桥原电池特点及优点判断(1)(1)特点。特点。两个烧杯中液体靠盐桥连接，

18、且电极材料与相应容器中的电解两个烧杯中液体靠盐桥连接，且电极材料与相应容器中的电解质溶液的阳离子相同。质溶液的阳离子相同。(2)(2)盐桥的作用。盐桥的作用。平衡电荷、构成闭合回路，若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则平衡电荷、构成闭合回路，若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则不能构成闭合回路，形不成原电池。不能构成闭合回路，形不成原电池。(3)(3)优点。优点。含盐桥的原电池与不含盐桥的原电池相比，效率高且电流平稳，含盐桥的原电池与不含盐桥的原电池相比，效率高且电流平稳，放电时间长。放电时间长。【变式训练变式训练】以下四个装置中，铁溶解最快且能产生平稳电流以下四个装置中，铁溶解最快且能产生平稳电流的是的

19、是( )( )【解析解析】选选D D。A A项未构成原电池，项未构成原电池，B B项构成原电池，铁溶解，项构成原电池，铁溶解，C C项中铁作正极，铁不溶解，项中铁作正极，铁不溶解，D D项构成原电池且含盐桥，铁溶解较项构成原电池且含盐桥，铁溶解较快，效率高且电流平稳，放电时间长。快，效率高且电流平稳，放电时间长。 1.(20121.(2012郑州高二检测郑州高二检测) )下列装置可以构成原电池的是下列装置可以构成原电池的是( )( )【解析解析】选选C C。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电。原电池构成的三个条件是：活泼性不同的两个电极，极，A A错误；电解质溶液，错误；电解质溶液，B

20、 B错误；构成闭合回路，错误；构成闭合回路，D D错误；错误；C C满满足这三个条件。足这三个条件。2.(20122.(2012银川高二检测银川高二检测) )用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的电极反应是正极上发生的电极反应是( )( )A.2HA.2H+ +2e+2e- -=H=H2 2B.Zn-2eB.Zn-2e- -=Zn=Zn2+2+C.2HC.2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- -D.AgD.Ag+ +e+e- -=Ag=Ag【解析解析】选选D D。锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应是。锌比铜活泼，锌作负

21、极，铜作正极，正极反应是AgAg+ +e+e- -=Ag=Ag。3.3.有关原电池的下列说法中正确的是有关原电池的下列说法中正确的是( )( )A.A.在外电路中电子由正极流向负极在外电路中电子由正极流向负极B.B.在原电池中负极发生还原反应在原电池中负极发生还原反应C.C.阳离子向正极方向移动阳离子向正极方向移动D.D.原电池中正极一定是不活泼金属原电池中正极一定是不活泼金属【解析解析】选选C C。在外电路中，电子从负极流向正极；原电池中负。在外电路中，电子从负极流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以

22、电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选C C。4.(20124.(2012大纲版全国卷大纲版全国卷) )四种金属片两两相连浸入稀四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是的顺

23、序是( )( )A.A. B. B.C.C. D. D.【解题指南解题指南】解答本题时应掌握电化学原理的有关知识。解答本题时应掌握电化学原理的有关知识。【解析解析】选选B B。5.5.一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池如图一个由锌片和石墨棒作为电极的原电池如图所示，电极反应分别是：所示，电极反应分别是：锌片：锌片：2Zn-4e2Zn-4e- -+4OH+4OH- -=2ZnO+2H=2ZnO+2H2 2O O石墨：石墨：2H2H2 2O+OO+O2 2+4e+4e- -=4OH=4OH- -下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是( )( )A.A.电解质溶液为酸性溶液电解质溶液为酸性溶液B.

24、B.锌片是负极，石墨是正极锌片是负极，石墨是正极C.C.电池反应为电池反应为2Zn+O2Zn+O2 2=2ZnO=2ZnOD.D.该原电池工作一段时间后石墨附近溶液的该原电池工作一段时间后石墨附近溶液的pHpH增大增大 【解析解析】选选A A。由电极反应可知。由电极反应可知ZnZn发生氧化反应，是原电池的负发生氧化反应，是原电池的负极，极，O O2 2发生还原反应，石墨是正极；电解质溶液应为碱性溶液；发生还原反应，石墨是正极；电解质溶液应为碱性溶液；其中随着反应的进行锌片周围其中随着反应的进行锌片周围pHpH减小，石墨周围产生减小，石墨周围产生OHOH- -，pHpH增增大；两电极反应相加得总

25、反应式：大；两电极反应相加得总反应式：2Zn+O2Zn+O2 2=2ZnO=2ZnO。 6.6.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOHLiOH为电解质，使为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：用时加入水即可放电。总反应为：2Li+H2Li+H2 2O=2LiOH+HO=2LiOH+H2 2。(1)(1)该电池的负极是该电池的负极是_，负极反应式是，负极反应式是_；(2)(2)正极现象是正极现象是_；(3)(3)放电时放电时OHOH- -向向_

26、移动移动( (填填“正极正极”或或“负极负极”) )。【解析解析】金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为LiLie e=Li=Li+ +，LiOHLiOH溶液中的阳离子有溶液中的阳离子有LiLi+ +和和H H+ +，由于氧化性，由于氧化性H H+ +LiLi+ +，所以正极反应是：，所以正极反应是：2H2H+ +2e+2e=H=H2 2，正极产生无色，正极产生无色气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向气体；在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以负极移动，所以OHOH向负极移动。向负极移动。答案答案:

27、 :(1)(1)锂锂 LiLie e=Li=Li+ +(2)(2)有无色气体产生有无色气体产生(3)(3)负极负极 含盐桥原电池的构成及分析含盐桥原电池的构成及分析下图为锌铜原电池装置，请结合图示回答有关问题。下图为锌铜原电池装置，请结合图示回答有关问题。【思考探究思考探究】(1)(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的该装置中电子移动方向如何？溶液中的SOSO4 42-2-浓度如何变化？浓度如何变化？提示：提示：该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由ZnZn极流向极流向CuCu极，极，盐桥中的盐桥中的K K+ +向正极移动，向正极移动，ClCl- -向负极移

28、动，从而平衡电荷，溶液向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的中的SOSO4 42-2-浓度不变。浓度不变。(2)(2)若将若将ZnZn棒和棒和CuCu棒同时浸入棒同时浸入CuSOCuSO4 4溶液，电流计的指针偏转幅溶液，电流计的指针偏转幅度如何变化？度如何变化？提示：提示：若将若将ZnZn棒和棒和CuCu棒同时浸入棒同时浸入CuSOCuSO4 4溶液，效率不高，电流计溶液，效率不高，电流计的指针偏转幅度变小，且电流在短时间内衰竭。的指针偏转幅度变小，且电流在短时间内衰竭。(3)(3)将盐桥改为铜导线连接两种溶液，电流计指针还能偏转吗？将盐桥改为铜导线连接两种溶液，电流计指针还能偏转吗？提示：提示

29、：将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池的闭将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池的闭合回路，电流计指针不发生偏转。合回路，电流计指针不发生偏转。第二节 化学电源1.1.了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、了解化学电源的种类及其工作原理，知道化学电源在生产、 生活和国防中的实际应用。生活和国防中的实际应用。2.2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。3.3.掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电掌握一次电池、二次电池、燃料电池的反应原理，会书写电 极反应式。极反应式。一、化学电池的分类及其优劣

30、一、化学电池的分类及其优劣(1)(1)化学电池是如何分类的？化学电池是如何分类的？(2)(2)化学电源的优点有哪些？化学电源的优点有哪些？1.1.化学电池的分类及特点化学电池的分类及特点(1)(1)分类。分类。 一次电池：如一次电池：如_、锌银电池、锂电池、锌银电池、锂电池化学电池化学电池 二次电池：如二次电池：如_ 燃料电池：如燃料电池：如_锌锰电池锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池(2)(2)特点特点( (将不同的化学电池与其特点连线将不同的化学电池与其特点连线) )。2.2.化学电池的优点化学电池的优点(1)(1)能量转换效率较高，供能稳定可靠。能量转换效率较高，供能稳定可

31、靠。(2)(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。(3)(3)使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。使用方便，易于维护，可在各种环境下工作。3.3.判断电池优劣的主要标准判断电池优劣的主要标准(1)(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出比能量：单位质量或单位体积所能输出_的多少。的多少。(2)(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出比功率：单位质量或单位体积所能输出_的大小。的大小。(3)(3)电池的电池的_的长短。的长短。 电能电能功率功率可储存时间可储存时间二、一次电池二、一次电池(1)(1)碱性锌锰电池的电极反

32、应式如何写？碱性锌锰电池的电极反应式如何写？(2)(2)银锌电池、锂电池各有什么特点？银锌电池、锂电池各有什么特点？1.1.碱性锌锰电池碱性锌锰电池(1)(1)基本构造及工作原理。基本构造及工作原理。Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -=Zn(OH)=Zn(OH)2 2(2)(2)特点。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。间均有提高，适用于大电流和连续放电。2.2.锌银电池锌银电池(1)(1)基本构造及工作原理。基本构造及工作原理。(2)(2)特点。特点。比能量大，电压稳

33、定，储存时间长，适宜小电流连续放电。比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。Zn-2eZn-2e- -+2OH+2OH- -=Zn(OH)=Zn(OH)2 2AgAg2 2O O3.3.锂电池锂电池(1)(1)基本构造。基本构造。负极：负极：_，正极：，正极：MnOMnO2 2、CuOCuO、FeSFeS2 2等，电解质：非水溶剂。等，电解质：非水溶剂。(2)(2)特点。特点。比能量高、电压高、工作温度宽，储存时间长。比能量高、电压高、工作温度宽，储存时间长。 锂锂三、二次电池三、二次电池铅蓄电池放电和充电时的反应原理分别是怎样的？铅蓄电池放电和充电时的反应原理分别是怎样的？有何优

34、缺点？有何优缺点？1.1.铅蓄电池的构造铅蓄电池的构造PbOPbO2 2PbPbH H2 2SOSO4 4(aq)(aq)2.2.铅蓄电池的工作原理铅蓄电池的工作原理放电和充电是不同条件下的正、逆反应过程放电和充电是不同条件下的正、逆反应过程Pb(s)+PbOPb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4 4(aq) 2PbSO(aq) 2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l)(1)(1)放电时放电时原电池。原电池。负极：负极：_(_(_反应反应) )正极：正极：PbOPbO2 2(s)+4H(s)+4H+ +(aq)+SO(aq)+SO4 42-2-(

35、aq)+2e(aq)+2e- -=PbSO=PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l) (_ (_反应反应) )总反应：总反应：PbOPbO2 2(s)+Pb(s)+2H(s)+Pb(s)+2H2 2SOSO4 4(aq)=2PbSO(aq)=2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l)_放电放电充电充电Pb(s)+SOPb(s)+SO4 42-2-(aq)-2e(aq)-2e- -=PbSO=PbSO4 4(s)(s)氧化氧化还原还原(2)(2)充电时充电时电解池。电解池。阴极：阴极：_(_(_反应反应) )阳极：阳极：PbSOPbSO4 4(s)+2H(

36、s)+2H2 2O(l)-2eO(l)-2e- -=PbO=PbO2 2(s)+4H(s)+4H+ +(aq)+SO(aq)+SO4 42-2- (aq) (aq) (_ (_反应反应) )总反应：总反应：_。PbSOPbSO4 4(s)+2e(s)+2e- -=Pb(s)+SO=Pb(s)+SO4 42-2-(aq)(aq)还原还原氧化氧化2PbSO2PbSO4 4(s)+2H(s)+2H2 2O(l)=Pb(s)+PbOO(l)=Pb(s)+PbO2 2(s)+2H(s)+2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)3.3.铅蓄电池的优缺点铅蓄电池的优缺点(1)(1)优点：可重复使用、电压稳定

37、、使用方便、安全可靠、价格优点：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。低廉，在生产生活中应用广泛。(2)(2)缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 四、燃料电池四、燃料电池燃料电池的工作原理是怎样的？燃料电池有何优点？燃料电池的工作原理是怎样的？燃料电池有何优点？1.1.燃料电池的工作原理燃料电池的工作原理(1)(1)连续地将连续地将_(_(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体气体) )和和_的化学能直接转换成电能。的化学能直接转换成电能。(2)(2)电极材料本身电极

38、材料本身_氧化还原反应。氧化还原反应。(3)(3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。进行反应，生成物不断地被排除。燃料燃料氧化剂氧化剂不参与不参与2.2.燃料电池的优点燃料电池的优点(1)(1)能量转换率高能量转换率高, ,燃料电池的能量转换率超过燃料电池的能量转换率超过80%80%，普通燃烧过，普通燃烧过程能量转换率仅程能量转换率仅30%30%多。多。(2)(2)污染小。污染小。 1.(20121.(2012江苏高考江苏高考)Zn)Zn具有还原性和导电性，可作锌锰干电池具有还原性和导电性，可作

39、锌锰干电池的负极材料。的负极材料。( )( )分析分析: :锌锰干电池中，锌为负极，失去电子，表现还原性，同时锌锰干电池中，锌为负极，失去电子，表现还原性，同时锌有导电性。锌有导电性。2.2.废旧电池中含汞、镉、铅、镍等重金属，随意丢弃会污染环废旧电池中含汞、镉、铅、镍等重金属，随意丢弃会污染环境，应对废旧电池分类回收，集中处理。境，应对废旧电池分类回收，集中处理。( )( )分析分析: :随意丢弃废旧电池会污染水体和土壤，并通过食物链最终随意丢弃废旧电池会污染水体和土壤，并通过食物链最终危害人类健康，因此要对废旧电池分类回收，集中处理。危害人类健康，因此要对废旧电池分类回收，集中处理。3.3

40、.铅蓄电池电路中转移铅蓄电池电路中转移2 mol2 mol电子时，要消耗电子时，要消耗 1 mol 1 mol 硫酸。硫酸。 ( )( )分析分析: :铅蓄电池的负极和正极均要消耗硫酸，故当电路中转移铅蓄电池的负极和正极均要消耗硫酸，故当电路中转移2 mol2 mol电子时，要消耗电子时，要消耗 2 mol 2 mol 硫酸。硫酸。 4.4.氢氧燃料电池中负极氢气失去电子，正极氧气得到电子。氢氧燃料电池中负极氢气失去电子，正极氧气得到电子。 ( )( )分析分析: :氢氧燃料电池中负极氢气失去电子发生氧化反应，正极氢氧燃料电池中负极氢气失去电子发生氧化反应，正极氧气得到电子发生还原反应。氧气得

41、到电子发生还原反应。5.5.可充电电池中，放电时负极和充电时阴极都发生氧化反应。可充电电池中，放电时负极和充电时阴极都发生氧化反应。 ( )( )分析分析: :可充电电池中，放电时负极发生氧化反应，但充电时阴极可充电电池中，放电时负极发生氧化反应，但充电时阴极连接电源的负极，故阴极发生还原反应。连接电源的负极，故阴极发生还原反应。 一、常见的燃料电池一、常见的燃料电池1.1.氢氧燃料电池氢氧燃料电池(1)(1)电池的构造。电池的构造。(2)(2)不同电解质时的电极反应。不同电解质时的电极反应。 2.2.甲烷燃料电池甲烷燃料电池用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别用导线连接的两

42、个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别通入通入CHCH4 4和和O O2 2，该电池的反应式：，该电池的反应式：(1)KOH(1)KOH溶液。溶液。负极：负极：CHCH4 410OH10OH8e8e=CO=CO3 32 27H7H2 2O O正极：正极：2O2O2 24H4H2 2O O8e8e=8OH8OH总反应式：总反应式：CHCH4 4+2O+2O2 2+2OH+2OH- -=CO=CO3 32-2-+3H+3H2 2O O (2)H(2)H2 2SOSO4 4溶液。溶液。负极：负极：CHCH4 42H2H2 2O O8e8e=CO=CO2 28H8H+ +正极：正极：2O2O2 28

43、H8H8e8e=4H=4H2 2O O总反应式：总反应式：CHCH4 4+2O+2O2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2O O【拓展延伸拓展延伸】其他常见的燃料电池其他常见的燃料电池(1)(1)丁烷燃料电池。丁烷燃料电池。一个电极通入空气，一个电极通入氧气，用掺杂了一个电极通入空气，一个电极通入氧气，用掺杂了Y Y2 2O O3 3( (三氧化三氧化二钇二钇) )的的ZrOZrO2 2( (二氧化锆二氧化锆) )晶体作电解质，晶体高温时能传导晶体作电解质，晶体高温时能传导O O2-2-。负极：负极：2C2C4 4H H1010-52e-52e- -+26O+26O2-2-=8CO=8CO

44、2 2+10H+10H2 2O O正极：正极：13O13O2 2+52e+52e- -=26O=26O2-2-总反应式：总反应式：2C2C4 4H H1010+13O+13O2 2=8CO=8CO2 2+10H+10H2 2O O(2)(2)乙醇燃料电池。乙醇燃料电池。用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液，分别向两极通入乙用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液，分别向两极通入乙醇和氧气。醇和氧气。KOHKOH作电解质作电解质 负极：负极：C C2 2H H5 5OH+16OHOH+16OH- -12e-12e- -=2CO=2CO3 32-2-+11H+11H2 2O O 正极：正极：3O3O2

45、 2+12e+12e- -+6H+6H2 2O=12OHO=12OH- -总反应式：总反应式：C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- -=2CO=2CO3 32-2-+5H+5H2 2O O 酸作电解质酸作电解质 负极负极:C:C2 2H H5 5OH+3HOH+3H2 2O-12eO-12e- -=2CO=2CO2 2+12H+12H+ +正极正极:3O:3O2 2+12H+12H+ +12e+12e- -=6H=6H2 2O O 总反应式：总反应式：C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2=2CO=2CO2 2+3H+3H2 2O O(3)(3)熔融

46、盐燃料电池。熔融盐燃料电池。一极通入一极通入COCO，一极通入空气和，一极通入空气和COCO2 2混合气体，以混合气体，以LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐作电解质。的熔融盐作电解质。负负 极极:2CO+2CO:2CO+2CO3 32-2-4e-4e- -=4CO=4CO2 2 正正 极：极：O O2 2+2CO+2CO2 2+4e+4e- -=2CO=2CO3 32-2-总反应式总反应式:2CO+O:2CO+O2 2=2CO=2CO2 2 【特别提醒特别提醒】(1)(1)通常燃料电池的负极是可燃性物质失去电子，通常燃料电池的负极是可燃性物质失去电子，正极是氧

47、气得电子，电极材料是惰性电极，电极本身不参与放正极是氧气得电子，电极材料是惰性电极，电极本身不参与放电。电。(2)(2)书写燃料电池电极反应时要特别注意电解质溶液的酸碱性对书写燃料电池电极反应时要特别注意电解质溶液的酸碱性对正负极得失电子的物质的后续反应，若能反应，则应写出总的正负极得失电子的物质的后续反应，若能反应，则应写出总的反应式。反应式。【典例典例1 1】(2012(2012四川高考四川高考) )一种基于酸性燃料电池原理设计的一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应：酒精检测仪，负极上的反应：CHCH3 3CHCH2 2OH-4eOH-4e- -+H+H2 2O=CHO=

48、CH3 3COOH+4HCOOH+4H+ +。下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是( )( )A.A.检测时，电解质溶液中的检测时，电解质溶液中的H H+ +向负极移动向负极移动B.B.若有若有0.4 mol0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L4.48 L氧气氧气C.C.电池反应的化学方程式为：电池反应的化学方程式为：CHCH3 3CHCH2 2OH+OOH+O2 2=CH=CH3 3COOH+HCOOH+H2 2O OD.D.正极上发生的反应为：正极上发生的反应为：O O2 2+4e+4e- -+2H+2H2 2O=4OHO=4OH- -【思

49、路点拨思路点拨】解答该题要注意以下三点：解答该题要注意以下三点：(1)(1)燃料电池中可燃性物质在负极失电子发生氧化反应；燃料电池中可燃性物质在负极失电子发生氧化反应；(2)(2)燃料电池的正极是氧气得电子发生还原反应；燃料电池的正极是氧气得电子发生还原反应；(3)(3)酸性条件下酸性条件下H H+ +参与反应。参与反应。【解析解析】选选C C。正极反应为：。正极反应为：O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O,O,负极反应生成负极反应生成氢离子，正极上消耗氢离子，因此氢离子应该向正极移动；由正氢离子，正极上消耗氢离子，因此氢离子应该向正极移动；由正极反应式中的比例关

50、系可知，每转移极反应式中的比例关系可知，每转移0.4 mol0.4 mol电子，反应掉氧气电子，反应掉氧气0.1 mol0.1 mol即即2.24 L;2.24 L;将电池的正负极反应方程式相加即可得将电池的正负极反应方程式相加即可得C C项。项。【延伸探究延伸探究】(1)(1)检测室中电解质溶液的检测室中电解质溶液的pHpH如何变化？如何变化？提示：提示：变小。因为电池反应为变小。因为电池反应为CHCH3 3CHCH2 2OH+OOH+O2 2=CH=CH3 3COOH+HCOOH+H2 2O,O,故故溶液酸性增强，溶液酸性增强，pHpH减小。减小。(2)(2)若该酒精检测仪工作环境为碱性，