原電池原理與應(yīng)用

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解原電池的概念和組成條件了解原電池的概念和組成條件2理解原電池的化學(xué)原理理解原電池的化學(xué)原理3能正確規(guī)范書寫電極反應(yīng)方程式能正確規(guī)范書寫電極反應(yīng)方程式4能初步根據(jù)典型的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池能初步根據(jù)典型的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池1、原電池是、原電池是_的裝置。的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) 2、如右圖所示，組成的原電池：、如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為?。┊?dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時：時：Zn電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是，該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)

2、；Cu電極是電極是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_,該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)。反應(yīng)。負(fù)負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置原電池原電池電子的轉(zhuǎn)移電子的轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)電流電流CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+燈泡燈泡1、原電池的正負(fù)極判斷、原電池的正負(fù)極判斷負(fù)極：負(fù)極：電子流出電子流出的一極的一極正極：正極：電子流入電子流入的一極的一極2、電極反應(yīng)、電極反應(yīng)2H+2e=H2 負(fù)極：負(fù)極： Zn2e=Zn2+正極：正極：原原電電池池氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧氧化

3、化還還原原反反應(yīng)應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(離子方程式離子方程式)失去電子失去電子得到電子得到電子Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化學(xué)方程式化學(xué)方程式)銅片的作用是什么？銅片的作用是什么？可以用石墨代替嗎可以用石墨代替嗎?【問題一問題一】CuZn 稀硫酸稀硫酸【問題二問題二】CuZn- - -整個裝置是如何形成電流的閉合回路的整個裝置是如何形成電流的閉合回路的?負(fù)極負(fù)極正極正極【問題三問題三】CuZn-溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO

4、42-負(fù)極負(fù)極正極正極靜電作用靜電作用【問題四問題四】CuZn-有人說在銅鋅原電池中，活潑金屬失去電子，有人說在銅鋅原電池中，活潑金屬失去電子，不活潑金屬得到電子。這種說法正確嗎？不活潑金屬得到電子。這種說法正確嗎？- - -Zn2+H+負(fù)極負(fù)極正極正極H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 0【問題五問題五】CuZn-為什么為什么H+在銅片上得到電子？在銅片上得到電子？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+負(fù)極負(fù)極正極正極靜電靜電斥力斥力靜電靜電引力引力CuZn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極負(fù)

5、極正極正極電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陽離子陽離子失去電子失去電子溶液中陽離子溶液中陽離子得到電子得到電子陰離子陰離子正極正極負(fù)極負(fù)極SO42-原電池工作原理小結(jié)原電池工作原理小結(jié)較活潑金屬較活潑金屬不活潑金屬或石墨不活潑金屬或石墨較活潑的金屬發(fā)生較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng),電子從較電子從較活潑的金屬活潑的金屬(負(fù)極負(fù)極)通過外電路流向較通過外電路流向較不活潑的金屬不活潑的金屬(正極正極)。 【實驗探究實驗探究】：將鋁片、石墨插入稀硫：將鋁片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原電池？酸溶液中，是否可以形成原電池？石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸（

6、1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；（2）判斷正負(fù)極；）判斷正負(fù)極；（3）寫出電極反應(yīng)式；）寫出電極反應(yīng)式；（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。鞏固鞏固練習(xí)練習(xí)1MgFe 稀硫酸稀硫酸（1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；）說明反應(yīng)的現(xiàn)象；（2）判斷正負(fù)極；）判斷正負(fù)極；（3）寫出電極反應(yīng)式；）寫出電極反應(yīng)式；（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。鞏固鞏固練習(xí)練習(xí)2CuZn硫酸銅硫酸銅【實驗探究實驗探究】：將鋅片、銅片插入硫酸銅：將鋅片、銅片插入硫酸銅溶液中，是否可以形成原電池？溶液中，是否可以形成原電池？CuZn硫酸銅硫

7、酸銅（1）說明兩個電極質(zhì)量的變化情況；）說明兩個電極質(zhì)量的變化情況；（2）判斷正負(fù)極；）判斷正負(fù)極；（3）寫出電極反應(yīng)式；）寫出電極反應(yīng)式；（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。鞏固鞏固練習(xí)練習(xí)3兩種兩種不同不同的金屬的金屬 （或一種金屬與（或一種金屬與石墨石墨）作電極）作電極用用導(dǎo)線導(dǎo)線相連（或相連（或直接接觸直接接觸）插入插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液里，形成里，形成閉合閉合回路回路金屬能與電解質(zhì)溶液自動發(fā)生金屬能與電解質(zhì)溶液自動發(fā)生氧化還原氧化還原反應(yīng)反應(yīng)AlCu稀硫酸稀硫酸ZnCu酒精酒精ZnCu稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸FeC稀硫酸稀硫酸含碳含碳雜質(zhì)

8、雜質(zhì)的鋅的鋅稀硫酸稀硫酸判斷下列裝置是否構(gòu)成原電池？對鋅銅原電對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究提出問題：提出問題： 左圖是原電池，如果用它做電左圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適長電流就很快減弱，因此不適合實際應(yīng)用合實際應(yīng)用。這是什么原因造這是什么原因造成的呢？有沒有成的呢？有沒有什么改進措施？什么改進措施？造成的主要原因：造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液直由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，在反應(yīng)一段時間后，難以避免溶液接接觸，在反應(yīng)一段時間后，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直接還原，一旦有少中有銅離

9、子在鋅片表面直接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表量的銅在鋅片表面析出，即在負(fù)極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在負(fù)極鋅面也構(gòu)成了原電池，進一步加速銅在負(fù)極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。改進措施？改進措施？將鋅片與硫酸銅溶液隔離將鋅片與硫酸銅溶液隔離CuZn硫酸銅硫酸銅硫酸鋅溶液硫酸鋅溶液 硫酸銅溶液硫酸銅溶液上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？上述裝置構(gòu)成原電池了嗎？為什么？怎樣才能構(gòu)成原電池呢？怎

10、樣才能構(gòu)成原電池呢？為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書P71圖圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？的工作原理嗎？鹽橋中通常裝有含瓊膠鹽橋中通常裝有含瓊膠的的KClKCl飽和溶液飽和溶液此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長時間放電時間放電解釋鹽橋在此的作用是什么？鹽橋在此的作用是什么？改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？閱讀教材閱讀教材72頁頁得出結(jié)論得出結(jié)論鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸）使整個裝置構(gòu)成通路，代替兩

11、溶液直接接觸。（2）平衡電荷。）平衡電荷。上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別寫出其中負(fù)極和正極的電指出電池的正負(fù)極，并分別寫出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。負(fù)極（鋅片）：負(fù)極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式總化學(xué)方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn Z

12、nSO4 CuSO4 Cu 負(fù)極負(fù)極 鹽橋鹽橋 正極正極由兩個半電池組成原電池的工作原理由兩個半電池組成原電池的工作原理l （1）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行）把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流，再以適當(dāng)方式連接，可以獲得電流l 在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負(fù)極在這類電池中，用還原性較強的物質(zhì)作為負(fù)極，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)，負(fù)極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質(zhì)作為正極，正極從外電路得到電子。作為正極，正極從外電路得到電子。l 在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并在原電池的內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，并通過陰陽離子

13、的定向運動而形成內(nèi)電路。通過陰陽離子的定向運動而形成內(nèi)電路。（2）原電池的正負(fù)極的判斷方法）原電池的正負(fù)極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子（根據(jù)電子流動方向）流動方向）電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負(fù)極負(fù)極正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料負(fù)極負(fù)極正極正極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出： 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加

14、的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極正極正極負(fù)極負(fù)極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極（3）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇）電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇（電池的電極必須導(dǎo)電）（電池的電極必須導(dǎo)電） 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個反應(yīng)。但若是兩個半反應(yīng)分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)解質(zhì)溶液應(yīng) 與電極材料具有相同的陽與電極材料具有相同的陽離子。離子。1、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電、根據(jù)氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判斷子轉(zhuǎn)移判斷電極反應(yīng)電極反應(yīng)。2、根據(jù)電極反應(yīng)確定合、

15、根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的適的電極材料電極材料和和電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液 原電池的設(shè)計原電池的設(shè)計 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設(shè)計設(shè)計一個原電池一個原電池.CuFeCuSO4FeSO4化合價升高化合價升高 失失2e- 化合價降低化合價降低 得得2e-思考討論：思考討論： 利用此利用此反應(yīng)來設(shè)計原電池，寫反應(yīng)來設(shè)計原電池，寫出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖出電極反應(yīng)式。并畫出裝置圖（Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2）化合價降低得化合價降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+化合價升高失化合價升高失2e-CuCCuCl2FeCl3裝置圖裝置圖離子

16、方程式離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜D干電池干電池紐扣電池紐扣電池鋰電池鋰電池四四.常見的化學(xué)電源常見的化學(xué)電源一

17、次電池一次電池二次電池二次電池高能電池高能電池燃料電池燃料電池鋅錳干電池鋅錳干電池四四.常見的化學(xué)電源常見的化學(xué)電源.干電池干電池( (一次電池一次電池) )電極電極: Zn為負(fù)極為負(fù)極,碳棒為正極碳棒為正極電解液：電解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊和淀粉糊另有黑色的另有黑色的MnO2粉末，吸收正極粉末，吸收正極產(chǎn)生的產(chǎn)生的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。 負(fù)極負(fù)極(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正極正極(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氫去氫 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨去氨電極方程式：電極方程式：

18、四四.常見的化學(xué)電源常見的化學(xué)電源堿性鋅-錳干電池電解質(zhì)：KOH負(fù)極：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2鉛蓄電池鉛蓄電池二次電池鉛蓄電池是由兩組平行排列的柵狀鉛合金極板作為主架，正極板上覆蓋PbO2,負(fù)極板上覆蓋Pb放電過程總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正極：PbO2 + 4H+SO

19、42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)負(fù)極：放電過程（是原電池反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程人們常根據(jù)硫酸密度的大小來判斷鉛蓄電池是否需要充電充電過程（是電解池反應(yīng)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 還原反應(yīng)陰極：陽極：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源正極充電過程總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電人們常根據(jù)硫酸密度的大小來判斷鉛蓄電池是否需

20、要充電缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池課堂練習(xí)課堂練習(xí): :2.鉛蓄電池鉛蓄電池(原電池原電池)的電極分別是的電極分別是PbO2和和Pb,電解質(zhì)溶液為稀硫酸溶液電解質(zhì)溶液為稀硫酸溶液,工作時原電池的總工作時原電池的總反應(yīng)是反應(yīng)是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根據(jù)上述反應(yīng)根據(jù)上述反應(yīng),判斷判斷:1)原電池的負(fù)極是原電池的負(fù)極是(填電極材料填電極材料)_2)工作時蓄電池負(fù)極反應(yīng)式為工作時蓄電池負(fù)極反應(yīng)式為_3)工作時蓄電池里電解質(zhì)溶液的工作時蓄電

21、池里電解質(zhì)溶液的PH變變化化:_電極電極: Zn為負(fù)極，為負(fù)極，Ag2O為正極為正極電解液電解液: KOH溶液溶液電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式:負(fù)極負(fù)極: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2正極正極: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-總反應(yīng)式總反應(yīng)式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新銀鋅電池銀鋅電池.高能電池高能電池( (銀鋅電池、鋰電池銀鋅電池、鋰電池) )電極電極: Pt制作的惰性電極制作的惰性電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: KOH溶液溶液負(fù)極負(fù)極: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正極正極: O2 + 2H2O +

22、 4e- 4OH- 總反應(yīng)總反應(yīng)：2H2+ O22H2O拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？思考思考: :負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+正極正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O.新型燃料電池新型燃料電池(氫氧燃料電池氫氧燃料電池/甲烷電池甲烷電池/煤氣電池煤氣電池/海水海水-空氣電池空氣電池)電極反應(yīng)式的書寫.新型燃料電池新型燃料電池(氫氧燃料電池氫氧燃料電池/甲烷電池甲烷電池/ 煤氣電池煤氣電池/鋁鋁-海水海水-空氣電池空氣電池) 1991年，我國首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為年，我國首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解液，靠空氣中的

23、氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)電流。電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)電流。 負(fù)極：負(fù)極：4A1-12e- 4A13+ 正極：正極：3O2+6H2O+12e- 12OH- 電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 這種海水電池比這種海水電池比“干電池干電池”的能量高的能量高2050倍。倍。甲烷甲烷-氧燃料電池氧燃料電池 該電池用金屬鉑片插入該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩溶液中作電極，又在兩極極上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣: 負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正極：正極：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH

24、- 電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O.新型燃料電池新型燃料電池(氫氧燃料電池氫氧燃料電池/甲烷電池甲烷電池/煤氣電池煤氣電池/海水海水-空氣電池空氣電池)小結(jié)小結(jié):燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，氫氧燃料電池燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，氫氧燃料電池 除能量轉(zhuǎn)化率除能量轉(zhuǎn)化率 高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。一般的可燃物均可與一般的可燃物均可與O2組成燃料電池組成燃料電池，如，如H2、CO、CH4、乙醇等。乙醇等。燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性介質(zhì)作電燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性介質(zhì)作電 解液，二者電極上

25、應(yīng)式是有區(qū)別的解液，二者電極上應(yīng)式是有區(qū)別的。如如甲烷甲烷-氧燃料電池氧燃料電池在在酸性介質(zhì)中的電極反應(yīng)酸性介質(zhì)中的電極反應(yīng)為：為： 負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正極：正極：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：CH4 + 2O2 CO2+2H2O五五.原電池的應(yīng)用原電池的應(yīng)用(1)制作干電池、蓄電池、高能電池等。制作干電池、蓄電池、高能電池等。例例1.選擇適宜的材料和試劑設(shè)計一個原電池選擇適宜的材料和試劑設(shè)計一個原電池,以便以便完成下列反應(yīng)完成下列反應(yīng):FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 畫出原電池的示意圖并畫出原電

26、池的示意圖并寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式.石墨石墨CuFeCl3溶液溶液負(fù)極（銅）：負(fù)極（銅）：Cu2e=Cu2+正極（石墨）：正極（石墨）：2Fe3+ + 2e=3Fe2+五五.原電池的應(yīng)用原電池的應(yīng)用(2)比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。例例2.下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是是C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多還原反應(yīng)中，甲比乙失去

27、的電子多；D.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）(3)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例3.下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 硫酸；硫酸；A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；D.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。（ D ）(4)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例4.下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5)(2)(1)(3)(4)六六.金屬的腐蝕和防

28、護金屬的腐蝕和防護(1)判斷下列裝置是否為原電池？若是，判斷下列裝置是否為原電池？若是， 指出電極指出電極名稱并寫出電極反應(yīng)式。名稱并寫出電極反應(yīng)式。(2)若將若將Fe棒棒C棒粉碎摻在一起制成一光亮的棒粉碎摻在一起制成一光亮的FeC合金棒，插在合金棒，插在HCl里，則是否構(gòu)成了原電池？里，則是否構(gòu)成了原電池？若是，電極反應(yīng)是什么？長期放置，鐵棒表面會若是，電極反應(yīng)是什么？長期放置，鐵棒表面會有什么變化？有什么變化？(4)鋼鐵腐蝕的本質(zhì)是什么？什么是鋼鐵的析氫腐鋼鐵腐蝕的本質(zhì)是什么？什么是鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕？為什么常以后者為主？蝕和吸氧腐蝕？為什么常以后者為主？(5)生產(chǎn)上常采取哪些金屬防

29、腐措施？生產(chǎn)上常采取哪些金屬防腐措施？(3)鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濃度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹的環(huán)境里或濃度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？變紅，原因是什么？鋼鐵表面鋼鐵表面形成的微小形成的微小原電池原電池示意圖示意圖知識總結(jié)知識總結(jié)1、2、金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）. 金屬腐蝕金屬腐蝕金屬原子金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕的本質(zhì)：3、金屬腐蝕：金屬腐蝕：是指金屬或合金跟

30、接觸的氣體或液體發(fā)生化學(xué)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（氧化反應(yīng)（氧化還原）而腐蝕損耗的過程。還原）而腐蝕損耗的過程。鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 電極反應(yīng)電極反應(yīng)負(fù)極負(fù)極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2

31、Fe2+正極正極C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系鋼鐵腐蝕的防護：鋼鐵腐蝕的防護：例例6：改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進鋼等金屬加進鋼里制成合金鋼。里制成合金鋼。A.C. 銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；B.D.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；2000年年5月，保利集團在香港拍賣會上花費月，保利集團在香港拍

32、賣會上花費3000多萬港多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是析，最可能的是環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；（ D ）它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的

33、合金；2.金屬表面覆蓋保護層金屬表面覆蓋保護層3.電化學(xué)保護法電化學(xué)保護法原理：原理：原理原理 ：如油漆、油脂等，電鍍（如油漆、油脂等，電鍍（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保護層。物薄膜）作保護層。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。應(yīng)，起到保護作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖練練 習(xí)習(xí)1。 如圖如圖, 水槽

34、中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極： ； 若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 2、 分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：分析右圖，按要求寫出有關(guān)反應(yīng)方程式：（1）、鐵棒上的電極反應(yīng)式為：）、鐵棒上的電極反

35、應(yīng)式為：（2）、碳棒上的電極反應(yīng)式為：）、碳棒上的電極反應(yīng)式為：（3）、溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：）、溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3、鎳鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負(fù)極材料是由此可知，該電池的負(fù)極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電放電充電充電A. Cd, （ D ）B. NiO(OH), D. Ni(OH)2C. Cd(OH)22Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+4.鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性

36、醋酸銅鹽酸與鋅片反應(yīng)時，若加入可溶性醋酸銅(CH3COO)2Cu，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素，其，將產(chǎn)生兩種影響生成速率的因素，其一是：一是： ， 其二是：其二是： ；5.有有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生兩種金屬，分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生H2速率相近，速率相近，試試設(shè)計一個實驗比較設(shè)計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性。兩種金屬的活潑性。H+與與CH3COO結(jié)合生成結(jié)合生成CH3COOH，使，使H+濃度減濃度減小，從而小，從而減慢減慢了反應(yīng)速率。了反應(yīng)速率。Zn置換出置換出Cu形成了原電池，從而形成了原電池，從而加快加快了反應(yīng)速率了反應(yīng)速率4.下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn

37、片，放置一段時間片，放置一段時間后腐蝕速率由后腐蝕速率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)原電池小結(jié)原電池小結(jié)定義定義形成條件形成條件正負(fù)極正負(fù)極名稱名稱和電子和電子流向流向判斷判斷工作原理（氧還反應(yīng)，工作原理（氧還反應(yīng)，熟寫電極反應(yīng)式熟寫電極反應(yīng)式）應(yīng)用應(yīng)用分析各種電池。分析各種電池。比較金屬活動性比較金屬活動性強弱強弱比較反應(yīng)比較反應(yīng)速率速率比較金屬比較金屬腐蝕的快慢腐蝕的快慢判斷溶液判斷溶液pH變化變化金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護原電池原電池腐蝕（腐蝕（定義定義、本質(zhì)本質(zhì)、類型類型）腐蝕防護（常見腐蝕防護（常見三種三種方法）方法）（從（從活潑性比較活潑性比較、電子得

38、失電子得失、氧還反應(yīng)氧還反應(yīng)等多角度判斷）等多角度判斷）題型題型（三點三點記?。┯涀。┰姵氐墓ぷ髟碓姵氐墓ぷ髟韑 在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷靠離子遷移完成移完成的。的。ZnZn失去電子形成的失去電子形成的ZnZn2+2+進入進入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時，增多而帶正電荷。同時，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+ 變?yōu)樽優(yōu)镃u Cu ，使得，使得 SOSO4 42-2-相對較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性相對較多而帶負(fù)電荷。溶液不

39、保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。斷。l 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液溶液擴散和遷移，陽離子擴散和遷移，陽離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴散和遷移，分別中溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或地進行，一直到鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎幾乎完全沉淀下

40、來。完全沉淀下來。若電解質(zhì)溶液與若電解質(zhì)溶液與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。返回 重點、難點突破重點、難點突破 電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫技巧：技巧： 分析氧化還原反應(yīng)：分析氧化還原反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極還原劑失還原劑失去去電子電子發(fā)生發(fā)生氧氧化反應(yīng)化反應(yīng)；正極正極氧化劑得氧化劑得到到電子電子發(fā)生發(fā)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)。 要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子，要注意介質(zhì)影響：一般來說，一極消耗某介質(zhì)的離子，另一極則生成該介質(zhì)的離子。另一極則生成該介質(zhì)的離子。 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式正誤正誤的的判斷判斷

41、：合并合并兩極兩極電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式，消去消去得失得失電子電子數(shù)數(shù)及及兩邊的兩邊的介質(zhì)離子介質(zhì)離子， 若得到若得到總反應(yīng)方程式總反應(yīng)方程式（也稱（也稱電池反應(yīng)式）電池反應(yīng)式），則電極反應(yīng)式書寫正確。，則電極反應(yīng)式書寫正確。 復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫：用總反應(yīng)方程式減去一極電總反應(yīng)方程式減去一極電極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。極反應(yīng)式，即可得另一極電極反應(yīng)式。 解題方法指導(dǎo)解題方法指導(dǎo)1 1、先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)、先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2 2、注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與

42、電解質(zhì)溶液中的陰離、注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式入負(fù)極反應(yīng)式 。3 3、若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是、若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O O2 2，且電解質(zhì)溶液為中性或，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)堿性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H H+ +，且水必須寫入正極反應(yīng)，且水必須寫入正極反應(yīng)式中，與式中，與O O2 2結(jié)合生成結(jié)合生成OHOH- -，若電解質(zhì)溶液為酸性，電極反，若電解質(zhì)溶液為酸性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)應(yīng)式中不能出現(xiàn)OHOH，且，且H H+ +必須寫入正極反應(yīng)式中，與必須寫入正極反應(yīng)式中，與O O2 2結(jié)合生成水。結(jié)合生成水。4 4、正負(fù)極反應(yīng)式相加（電子守恒）得到電池反應(yīng)的總、正負(fù)極反應(yīng)式相加（電子守恒）得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出