原电池原理.ppt

与原电池和电解池的对话 北京四中 田军 学习的基本要求： 1、透过宏观现象分析微观本质，理解原电池和电解池原理； 2、结合典型模型（燃料电池、盐桥、电解、电镀、精炼等）形成规律性认识； 3、掌握系统思维方法，例如：书写电极反应式。 对话 读懂 一、原电池 1、原电池原理（理解微观本质及形成条件）； 2、了解盐桥的作用； 3、应用：判断和设计原电池，书写电极反应式。 ★书写电极反应式的系统方法 1、写出已知或可能的反应物和生成物； 2、配平：守恒原则（得失电子守恒，电荷守恒，元素守恒）。 【实验一】 锌片上有气泡,铜片上没有气泡 Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑ 【实验二】 A [实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，电流表的指针发生偏转。 [实验结论]：导线中有电流通过（电子流动） 活泼金属→发生氧化反应→向外线路提供电子→原电池的负极； 不活泼金属（或石墨）→发生还原反应→接受外线路提供的电子→原电池的正极。 发生失电子的氧化反应 发生得电子的还原反应 下列哪些装置能构成原电池？ √ √ √ 盐桥 盐桥中装有饱和 的KCl溶液和琼脂 制成的胶冻，胶冻 的作用是防止管中 溶液流出。 可使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 盐桥的作用是什么？ 充电电池(二次电池) Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O (-) (+) 负极: Pb +SO42- - 2e- == PbSO4 Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- == 2PbSO4 + 2H2O 正极:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- == PbSO4 + 2H2O 特点： 电池总反应式： 二次电池,可再次充电使用 燃料电池 氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢 氧化钾溶液. 正极： O2+ 4e + 2H2O == 4OH- 负极： 2H2 – 4e + 4OH-== 4H2O 总反应式： 2H2+O2==2H2O 特点： 高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂 若电解质溶液为稀硫酸呢？ 例： 写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧 化钾溶液）的电极反应式及总方程式： 正极： 2O2 + 8e- + 4H2O == 8OH- 负极： CH4 + 10OH- -8e == CO32- + 7H2O 总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O 反应后溶液的pH如何变化？ 原电池的设计 设计中需要关注的问题： 1、有一个自发进行的氧化还原反应 2、要有电极材料 3、电解质溶液 4、组成闭合回路 原电池的设计思路 （1）把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应（负极：还原剂失电子发生氧化反应， 正极：氧化剂得电子发生还原反应。） （2）以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 （3）画出装置简图 请将氧化还原反应 Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag 设计成一个能产生稳定电流的原电池装置，并写出两个电极上的电极反应。 （1）装置可采用烧杯和盐桥 （2）注明原电池的正极和负极 （3）注明外电路中电子的流向 （4）写出两个电极上的电极反应 提示与要求 二、电解池 1、电解池原理（理解电解池的微观本质及形成条件）； 2、理解电解规律； 3、应用：电解、电镀、精炼等，书写电极反应式。 直流电源 电极 水 阴极 阳极 氯化铜溶液 － + Cl2 Cl2 Cl— H2 Na+ H+ OH— 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 离子交换膜 阳 极 金属钛网 阴 极 碳钢网 阳极室 阴极室 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 电解反应规律 （1）当惰性材料做电极时，阴、阳离子放电顺序为： （2）金属作阳极（Pt、Au除外）时，金属失电子发生氧化反应，阴极上阳离子放电顺序不变。 装置 原电池 电解池 实例 （画出装置图） 定义 （能量转化） 电子流向 电极名称 Cu2+ Cl- OH- Cl2 oooooooooooooooooooo ooooooooooooooooooooooo Cu H+ e- e- 装置 原电池 电解池 实例 （画出装置图） 电极反应（氧化、还原）