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化學電池

化學電池. 化學能  熱能. 把鎂粉加入一盛載硫酸銅 (II) 溶液的燒杯內，反應混合物的溫度會上升。. 置換反應。 化學能  熱能. 化學能  熱能. 整體反應 ﹙ 氧化還原作用 ﹚ ： Mg(s) + CuSO 4 (aq)  MgSO 4 (aq) + Cu(s) 離子方程式： Mg(s) + Cu 2+ (aq)  Mg 2+ (aq) + Cu(s) 半方程式： Mg(s)  Mg 2+ (aq) + 2e - 氧化作用 Cu 2+ (aq) + 2e -  Cu(s) 還原作用. 化學能  熱能.

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化學電池

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Presentation Transcript

  1. 化學電池

  2. 化學能  熱能 • 把鎂粉加入一盛載硫酸銅 (II) 溶液的燒杯內，反應混合物的溫度會上升。 • 置換反應。 • 化學能  熱能

  3. 化學能  熱能 • 整體反應﹙氧化還原作用﹚： Mg(s) + CuSO4(aq)  MgSO4(aq) + Cu(s) • 離子方程式： Mg(s) + Cu2+(aq)  Mg2+(aq) + Cu(s) • 半方程式： Mg(s)  Mg2+(aq) + 2e-氧化作用 Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) 還原作用

  4. 化學能  熱能 • 可見之變化： • 鎂片的質量減少 • 銅金屬澱積在銅片上 • 硫酸銅 (II) 溶液的顏色變淺

  5. 化學能  電能 • 當電子經外電路流出，簡單的化學電池便形成。 • 化學能  電能

  6. 鎂 – 銅化學電池 • 鎂較銅活潑，所以鎂較易氧化並失去電子，生成鎂陽離子。 Mg(s)  Mg2+(aq) + 2e- • 鎂離子進入溶液中，因此鎂片的質量會減少。

  7. 鎂 –銅化學電池 • 電子經外電路流至銅片。 • 伏特計的指針偏轉，顯示有電流流經外電路。

  8. 鎂 – 銅化學電池 • 電解質內的銅 (II) 離子移向銅片，還原並接收電子，形成銅原子，所以銅金屬會澱積在銅片上。 Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s)

  9. 簡單化學電池 • 基本要求：兩支不同的金屬放進電解質

  10. 簡單化學電池 • 較活潑的金屬較易氧化，失去電子並形成陽離子。較活潑的金屬成為負電極。 • 而較不活潑的金屬則成為正電極。 • 陽離子進入溶液中，而電子經外電路流去出較不活潑的金屬。 • 陽離子進入溶液後，移向較不活潑的金屬，還原並接收電子形成金屬。

  11. 簡單化學電池 • 電池的電壓顯示電子被「泵」過電路的強度。可以用伏特計來量度電壓。 • 伏特計的兩極必須正確接駁。 • 陰極接駁至較活潑的金屬，而陽極則接駁至較不活潑的金屬。

  12. 比較不同金屬形成離子的傾向 • 伏特計的陰極必須接駁至較活潑的金屬。

  13. ( V ) 金屬偶 電壓 ( Mg/Cu ) 鎂和銅 1.41 ( Zn/Cu ) 0.79 鋅和銅 0.20 ( Fe/Cu ) 鐵和銅 比較不同金屬形成離子的傾向 • 用作電極的兩種金屬形成離子的傾向差異愈大，電池的電壓就愈大。

  14. 銅 –銀化學電池 • 用氯化鈉溶液浸透的濾紙做電解質。

  15. 銅 – 銀化學電池 • 銅較銀活潑，所以銅較易氧化並失去電子，生成銅(II)陽離子。 Cu(s)  Cu2+(aq) + 2e- • 銅(II)陽離子進入溶液中，銅片的質量會減少。 • 銅遂成為陰極。

  16. 銅 – 銀化學電池 • 電子經外電路流至去銀，銀則成為陽極。 • 電解質內的氫離子移向銀片，還原並接收電子，形成氫氣。 2H+(aq) + 2e-  H2(g) • 整體反應： Cu(s) + 2H+(aq)  Cu2+(aq) + H2(g)

  17. 金屬的電化序 • 根據金屬形成離子傾向，把它們依次排列，所得序列稱為金屬的電化序。 • 金屬的電化序與其活性序大致相同(鈉、鈣例外)，這是因為金屬愈容易形成離子，其活潑性便愈高。

  18. 金屬的電化序

  19. 改良的簡單化學電池 • 兩支不同的金屬放進兩個不同的電解質。 • 兩個半電池以鹽橋連繫，否則電流便不能在電路中流通。 • 可以用飽和的硝酸鉀溶液浸透濾紙，作為鹽橋。

  20. 改良的簡單化學電池

  21. 改良的簡單化學電池 • 陽極﹙氧化﹚： Mg(s)  Mg2+(aq) + 2e- • 陰極﹙還原﹚： Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) • 整體反應： Mg(s) + Cu2+(aq)  Mg2+(aq) + Cu(s)

  22. 改良的簡單化學電池

  23. 鹽橋 • 兩項主要的作用： • 容許離子由一個半電池流至另一個半電池，形成一個完整電路。 • 提供離子，使兩個半電池內溶液裏的電荷能達至平衡。 • 鹽橋不可乾固。 • .

  24. 硫酸鐵(II)溶液 酸化高錳酸鉀溶液 化學能  熱能 • 當過盛的硫酸鐵(II)溶液加入紫色的酸化高錳酸鉀溶液中，顏色變成黃色。

  25. 化學能  熱能 • 氧化半方程式： • Fe2+(aq)  Fe3+(aq) + e • 綠色 黃色 • 還原半方程式： MnO4–(aq) + 8H+(aq) + 5e–Mn2+(aq) + 4H2O() • 紫色 無色 • 整體反應： 5Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8H+(aq) 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O()

  26. 其它化學電池：隋性電極棒

  27. 其它化學電池：隋性電極棒 • 陰極﹙氧化﹚： • Fe2+(aq)  Fe3+(aq) + e • 陽極﹙還原﹚： MnO4–(aq) + 8H+(aq) + 5e–Mn2+(aq) + 4H2O() • 整體反應： 5Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8H+(aq) 5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O()

  28. 其它化學電池：隋性電極棒 • 可見的變化： • 綠色的硫酸鐵(II)溶液變為黃色。 • 紫色的高錳酸鉀溶液逐漸消褪。

  29. 碘化鉀溶液 硫酸鐵(III)溶液 化學能  熱能 • 當過盛的無色碘化鉀溶液加入黃色的硫酸鐵(III)溶液中，顏色變成褐色。

  30. 化學能  熱能 • 陰極﹙氧化﹚： • 2I-(aq)  I2(aq) + 2e • 無色 褐色 • 陽極﹙還原﹚： Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) 黃色 綠色 • 整體反應： 2Fe3+(aq) + 2I–(aq) 2Fe2+(aq) + I2(aq)

  31. 其它化學電池：隋性電極棒

  32. 其它化學電池：隋性電極棒 • 陰極﹙氧化﹚： • 2I-(aq)  I2(aq) + 2e • 陽極﹙還原﹚： Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) • 整體反應： 2Fe3+(aq) + 2I–(aq) 2Fe2+(aq) + I2(aq)

  33. 其它化學電池：隋性電極棒 • 可見的變化： • 黃色的硫酸鐵(III)溶液變為綠色。 • 無色的碘化鉀溶液變為褐色，原因是碘與過盛的碘化鉀生成褐色的化合物。 I2(aq) + KI(aq)  KI3(aq)

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