化學(xué)原電池教案

時間：2021-06-10 12:29:46 教案我要投稿

化學(xué)原電池教案

　　化學(xué)電源

化學(xué)原電池教案

　　1. 普通鋅錳電池——干電池

　　干電池是用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。

　　電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

　　正極：2NH4++2e-=2NH3+H2

　　H2+2MnO2=Mn2O3+H2O

　　4NH3+Zn2+=2+

　　淀粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩極的遷移速率。

　　電池的總反應(yīng)式為：

　　2Zn+4NH4Cl+4MnO2=Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O

　　干電池的電動勢通常約為1.5V，不能充電再生。

　　2. 鉛蓄電池

　　鉛蓄電池可以放電亦可充電，它是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極板是海綿狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中；且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。

　　放電時起原電池的作用，電極反應(yīng)為：

　　當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)1.18g 時應(yīng)停止使用，需充電，充電時起電解池的作用，電極反應(yīng)為：

　　陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

　　陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

　　當(dāng)溶液的密度增加至1.28 時，應(yīng)停止充電。

　　蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：

　　3. 銀鋅電池——鈕扣式電池

　　它是用不銹鋼制成的一個由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，形似紐扣，盒內(nèi)正極殼一端填充由Ag2O和石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液。電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O

　　正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO

　　電池的電動勢為1.59V，使用壽命較長。

　　4. 微型鋰電池

　　常用于心臟起搏器的一種微型電池叫鋰電池，它是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰（LiAlCl4）溶解在亞硫酸氯（SOCl2）中組成。電池的總反應(yīng)式為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S

　　這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.7~71.1℃溫度范圍內(nèi)正常工作。

　　5. 氫氧燃料電池

　　氫氧燃料電池是一種高效低污染的`新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般

　　為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電解質(zhì)溶液為40%的KOH溶液。電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：2H2+4OH—-4e=4H2O

　　正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O

　　6. 海水電池

　　1991年，我國首創(chuàng)以鋁—空氣—海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。電極反應(yīng)式為：

　　負(fù)極：4Al-12e-=4Al3+

　　正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：

　　這種海水電池的能量比“干電池”高20~50倍。

　　7. 新型燃料電池

　　該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O

　　正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　電解時電極產(chǎn)物的判斷

　　1. 陽極產(chǎn)物判斷

　　首先看電極，如果是活動性電極（金屬活動順序表Ag以前），則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極（Pt、Au、石墨），則要再看溶液中的離子的失電子能力。此時根據(jù)陰離子放電順序判斷。

　　陰離子放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

　　2. 陰極產(chǎn)物判斷

　　直接根據(jù)陽離子得電子能力進(jìn)行判斷，陽離子放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+

　　3. 電鍍條件，由于陽極不斷溶解，由鍍液中陽離子保持較高的濃度，故在此條件下Zn2+先于H+放電。

　　原電池、電解池、電鍍池之比較

　　原電池

　　電解池

　　電鍍池

　　定義

　　將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置

　　將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置

　　應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置

　　裝置舉例

　　形成條件

　　① 活動性不同的兩電極（連接）

　　② 電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）

　　③ 形成閉合電路

　　①兩電極接直流電源

　　②兩電極插入電解質(zhì)溶液

　　③形成閉合電路

　　①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極

　　②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子（電鍍過程濃度不變）

　　電極名稱

　　負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子

　　正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）

　　陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子

　　陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子

　　陽極：金屬電極失電子（溶液）

　　陰極：電鍍液中鍍層金屬陽離子得電子（在電鍍控制的條件下，水電離產(chǎn)生的H+及OH-一般不放電）

　　電子流向

　　負(fù)極正極

　　電源負(fù)極陰極

　　電源正極陽極

　　同電解池

　　⑴同一原電池的正、負(fù)極的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。⑵同一電解池的陽極、陰極電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。⑶串聯(lián)電路中的各個電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反應(yīng)式時得、失電子數(shù)要相等；在計算電解產(chǎn)物的量時，應(yīng)按得、失電子數(shù)相等計算。

　　用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時的規(guī)律

　　1. 電解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的電解。

　　陰極：

　　陽極：

　　總反應(yīng)：

　　2. 分解電解質(zhì)型：無氧酸（除HF外）、不活潑的無氧酸鹽（氟化物除外）（如HCl、CuCl2等）溶液的電解。

　　陰極：

　　陽極：

　　總反應(yīng)：

　　3. 放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）（如NaCl、MgBr2）溶液的電解。

　　陰極：

　　陽極：