原電池原理及應(yīng)用1匯總資料課件

1、原電池工作原理第一課時(shí)問題1:下列裝置中靈敏電流計(jì)上是否有電流通過?下列裝置是否為原電池?（1）構(gòu)成原電池條件電解質(zhì)溶液活潑性不同的兩電極形成閉合回路自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)一、原電池問題2：有電流說明有電能產(chǎn)生, 電能是怎樣轉(zhuǎn)化來的? 如圖所示是 裝置：Zn電極作_極,填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是_（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)；Cu電極是_極，其電極反應(yīng)為_，該反應(yīng)是_反應(yīng)。總反應(yīng)： 正負(fù)Zn -2e-= Zn 2+2H+2e-=H2Zn +H2SO4= Zn SO4+H2原電池氧化還原1、原電池的反應(yīng)原理自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置（2）原電池定義（3

2、）原電池本質(zhì)（4）原電池工作原理較活潑的金屬 （“失去或者得到”）電子發(fā)生 反應(yīng)（“氧化”或“還原”），電子從較 金屬（ 極）通過外電路流向較 金屬（ 極）。失去氧化活潑負(fù)不活潑正活動(dòng)與探究一：向一支小燒杯中加入1.0mol/LCuSO4溶液約30ml，再加入適量鋅粉，用溫度計(jì)測(cè)量溶液的溫度，觀察溫度計(jì)的變化?，F(xiàn)象： 。 結(jié)論： 溫度升高由于反應(yīng)放熱，所以是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)活動(dòng)與探究二：能否根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2+Cu也來設(shè)計(jì)一個(gè)銅、鋅原電池？指出所選用的電解質(zhì)溶液，寫出該原電池的兩電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式。畫出原電池的構(gòu)造圖。負(fù)極材料_負(fù)極反應(yīng)_ 正極材料_正極反應(yīng)_選用的電解質(zhì)溶液_ 原

3、電池的構(gòu)造圖：CuSO4ZnCu或CZn -2e-= Zn 2+Cu 2+ +2e-= CuCuSO4溶液思考：設(shè)計(jì)出的原電池有什么缺點(diǎn)？如何改進(jìn)？ 壽命短，不穩(wěn)定二、雙液原電池的設(shè)計(jì)（1）組成半電池電解質(zhì)溶液和電極導(dǎo)線、鹽橋（2）工作原理在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸 ，即Zn被 ，鋅原子 電子，形成 進(jìn)入溶液，從鋅片上釋放的電子，經(jīng)過導(dǎo)線流向 ；溶液中的 從銅片上得電子，還原成為 并沉積在銅片上?？偡磻?yīng)為 。反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，鋅為 ，銅為 。溶解氧化失去Zn2+Cu片Cu2+CuZn +CuSO4= Zn SO4+Cu負(fù)極正極負(fù)極相對(duì)活潑-失電子-電子流出-發(fā)生氧化反應(yīng)正極相對(duì)不活潑-得電子

4、-電子流入-發(fā)生還原反應(yīng)（3）電極（4）環(huán)路的構(gòu)成外電路：電子從負(fù)極到正極內(nèi)電路：電子從負(fù)極到正極陽(yáng)離子 正極，陰離子 負(fù)極（5）鹽橋在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊脂做成的凍膠。鹽橋的作用：（1）形成閉合回路。 （2）平衡電荷。將離子反應(yīng)2Fe3+Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 設(shè)計(jì)成原電池 利用反應(yīng)Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 ，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。 (+)(-) G Cu Pt FeCl3溶液負(fù)極（Cu）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）(+)

5、(-)鹽橋Cu C CuCl2溶液FeCl3溶液 G 強(qiáng)調(diào)：原電池的設(shè)計(jì)原電池工作原理第二課時(shí)方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。 相對(duì)活潑的是負(fù)極，相對(duì)不活潑的是正極；方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本質(zhì)確定。失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極；得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)正極。方法三：根據(jù)電子或電流方向確定。電子流出的為負(fù)極，電子流入的為正極電流流出的為正極，電流流入的為負(fù)極方法四：根據(jù)電極的現(xiàn)象確定。有氣泡產(chǎn)生或增重的為正極，減輕的為負(fù)極強(qiáng)調(diào)：電極的判斷三、原電池電極的判斷1、判斷下列裝置能否構(gòu)成原電池。2、構(gòu)成原電池條件電解質(zhì)溶液活潑性不同的兩電極形成閉合回路自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)3、鹽橋的作用是什么？（1）形成閉合回

6、路。 （2）平衡電荷。例2、原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是A由Al、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al3eAl3+B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al3e4OHAlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu2eCu2+D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu2eCu2+C四、原電池電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式的書寫例1、書寫如下電池反應(yīng)的電極方程式負(fù)極：正極： 電池反應(yīng)式： Mg-2e-= Mg 2+2H+ +2e-= H2Mg+2H+= Mg 2+H2 負(fù)極：正

7、極： 電池反應(yīng)式： 2Al+8OH-6e-= 2AlO2-+4H2O6H2O+6e-= 3H2 +6OH-2Al+2OH-+2H2O= 2AlO2-+ 3H2 負(fù)極：正極： 電池反應(yīng)式： Fe-2e-= Fe 2+2H+ +2e-= H2Fe+2H+= Fe 2+H2 負(fù)極：正極： 電池反應(yīng)式： 2Fe-4e-= 2Fe 2+O2+2H2O +4e-= 4OH-2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2濃HNO3負(fù)極：正極： 電池反應(yīng)式： Cu-2e-= Cu 2+2NO3-+4H+2e-= 2NO2 +2H2OCu+2NO3-+4H+= Cu2+2NO2 +2H2O小結(jié)3）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)

8、物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。原電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)：1） 找出兩極放電的物質(zhì)，負(fù)氧正還。2）要注意溶液的酸堿性，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加H+、OH、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。五、原電池應(yīng)用1、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱通常負(fù)極材料活性大于正極材料例2、下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是A甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出B在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多C將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極 D同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)C例1、X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的

9、活動(dòng)性順序?yàn)?AXYZ BXZY CYXZ DYZXC2、比較反應(yīng)速率形成原電池后，如做負(fù)極則速率加快；如做正極則減慢速率例2、下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是A純鋅和1mol/L 硫酸； B純鋅和18 mol/L 硫酸；C粗鋅和 1mol/L 鹽酸； D粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液D五、原電池應(yīng)用原電池工作原理第三課時(shí)常見原電池的負(fù)極一般是：相對(duì) 的金屬，發(fā)生 變化、 流出、電極 ；正極一般是：相對(duì) 的金屬，發(fā)生 變化、 流出、電極 ?；顫娧趸磻?yīng)電子減輕或變細(xì)不活潑還原反應(yīng)電流有氣泡或變粗負(fù)極（鋅筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正極（石墨） ： 2NH4+ +2e-

10、= 2NH3+ 2H2 總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2 1）、鋅-錳干電池(酸性）一、常見的化學(xué)電源1、分類：根據(jù)原電池原理，人們?cè)O(shè)計(jì)、生產(chǎn)的電池可分為 、 和 。一次電池二次電池燃料電池2、一次電池：發(fā)生 的物質(zhì)大部分消耗后， 氧化還原反應(yīng)不能再使用負(fù)極-Zn正極MnO2電池反應(yīng)：電解質(zhì)：KOHZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2MnO2+2H2O+2e-=Mn（OH）2+2OH-Zn+MnO2+H2O=Mn（OH）2+Zn(OH)2思考該電池的正負(fù)極材料和電解質(zhì)？堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)： 電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間比干電池增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。2)堿性鋅-

11、錳干電池鈕扣電池：不銹鋼制成一個(gè)由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為Zn(OH)23）銀-鋅電池負(fù)極：Zn+ 2OH- -2e- =Zn(OH)2正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 總反應(yīng)： Ag2O+ Zn +H2O=Zn(OH)2+ 2Ag4）鉛蓄電池負(fù)極Pb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4正極PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O總反應(yīng)：3、二次電池：可重復(fù)使用的電池如鉛蓄電

12、池（電瓶）等。 當(dāng)電池充電時(shí)，就是通以 ，鉛板（原電池的 極）與電源 極相連；二氧化鉛板（原電池的 極）與電源 極相連。在充電過程中，上述電極反應(yīng)都 進(jìn)行。直流電負(fù)負(fù)正正同時(shí)電極: Pt制作的惰性電極電解質(zhì)溶液: KOH溶液負(fù)極: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正極: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應(yīng)：2H2+ O22H2O拓展創(chuàng)新氫氧燃料電池若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？思考:負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O5）新型燃料電池(氫氧燃料電池/甲烷電池/（1）定義：利用 和 之間的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料氧化

13、劑例：氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。?qǐng)寫出圖中甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式： ，此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式 。 KOH溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O燃料電池優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化效率高，排放的廢棄物少和運(yùn)行時(shí)噪音小等6）海水電池（電解質(zhì)溶液為海水）負(fù)極：4Al-12e=4Al3+，正極：3O2+6H2O+12e=12OH總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)37）鋰電池（非水有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li-2e=2Li

14、+，正極：I2+2e=2I，總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長(zhǎng)，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)。原電池工作原理第四課時(shí)1、2、金屬陽(yáng)離子失e-氧化反應(yīng)金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）金屬腐蝕及防護(hù)金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：3、金屬腐蝕：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)（氧化還原）而腐蝕損耗的過程。鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖鋼鐵的腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖Fe2O3 nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2O

15、H2CO3 H+HCO 3- 電極反應(yīng)負(fù)極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系鋼鐵腐蝕的防護(hù)：例6：改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進(jìn)鋼里制成合金鋼。A.C.銅的金屬活動(dòng)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；2000年5月，保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上花費(fèi)3000多萬港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅

16、綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，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；（ D ）它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；2.金屬表面覆蓋保護(hù)層3.電化學(xué)保護(hù)法原理：原理 ：如油漆、油脂等，電鍍（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保護(hù)層。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法形成原電池反應(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法示意圖練習(xí)：下列裝置中的純鋅棒都浸在相同濃度的稀硫酸中，鋅棒腐蝕速度從快到慢的順序是

17、 A B C D D 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕小結(jié) 例1：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為_，則其正極反應(yīng)式為_。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為_，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為_ 。 2H2-4e-+4OH-=4H2O 2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=

18、2H2OO2+2H2O+4e-=4OH- 例3：有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（ ）每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式： CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-電池放電后，溶液PH不斷升高 A. B. C. D.A 例4：已知下列原電池的總反應(yīng)式，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式 負(fù)極：_ 正極：_ 例5：將上題中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。畫出裝置圖并注明電極材料及電解質(zhì)溶液。2Fe3+ + 2e- =2Fe2+Cu -2e- =Cu2+ 例6：蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用