專題課題原電池

1、關(guān)于專題課題原電池第一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一、知識(shí)預(yù)備1、原電池概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池形成的基本條件：兩個(gè)活潑性不同的電極；形成閉合回路（或在溶液中接觸）。電解質(zhì)溶液；反應(yīng)原理（以銅鋅硫酸原電池為例）：負(fù)極正極電解質(zhì)溶液失電子，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生不斷溶解陽離子移向第二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月原電池電極的判斷：較活潑的金屬電極為負(fù)極（或者電子流出的極；或者發(fā)生氧化反應(yīng)的電極）；較不活潑的極為正極（或者電子流入的極；或者發(fā)生還原反應(yīng)的電極）。電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+；正極：2H+2e-=H2。丹尼爾電池（銅鋅原電池）外電

2、路中電子流向：Zn檢流計(jì)Cu。內(nèi)電路中離子遷移：通過鹽橋, CuSO4溶液中K+遷入, ZnSO4溶液Cl- 遷入。正極：Cu2+ + 2e- = Cu負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+ 電極反應(yīng)：第三張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 練習(xí)1 （1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象。 兩極反應(yīng)式為：正極 ；負(fù)極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，則負(fù)極為 ，總反應(yīng)方程為 。鎂逐漸溶解，鋁極上有氣泡冒出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2OMg2e-=Mg2+ 化學(xué)能電能2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22H

3、+2e-=H2第四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí)2、請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。第五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2、燃料電池概念：將燃料與氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)放出的化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為電能的裝置。堿性介質(zhì)下的氫氧燃料電池：電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2 4e-+4OH- = 4H2O；正極：O2+4e-+2H2O=4OH-。電池反應(yīng)：2H2+O2=2H2O酸性介質(zhì)下的氫氧燃料電池：電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2 4e- = 4H+；正極：O2+4e-+4H+=2H2O。電池反應(yīng)：2H2+O2=2H2O第六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作

4、于2022年6月練習(xí)1：氫氣是燃料電池最簡單的燃料，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)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中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+2KOH=K2CO3+3H2O第七張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí)2、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500下工作的燃料電池,

5、完成有關(guān)的電池反應(yīng)式: 負(fù)極反應(yīng)式: , 正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e=2CO32- 總電池反式: .2CO+2CO32-4e- =4CO22CO+O2=2CO2第八張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月已知愛迪生蓄電池在堿性條件下的電池反應(yīng)式為：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 試寫出放電時(shí)的正、負(fù)極,充電時(shí)的陰、陽極的電極反應(yīng)式。 放電時(shí)：負(fù)極：正極：充電時(shí)：陰極：陽極：Fe-2e+2OH-= Fe(OH)2NiO2+2e+2H2O= Ni(OH)2+2OH-Fe(OH)2+2e= Fe+2OH-Ni(OH)2+2OH-2e= NiO2+2H2O第九張，PPT

6、共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3、電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕含 義電子得失電 流腐蝕現(xiàn)象實(shí) 例金屬或合金直接與具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)接觸,發(fā)生氧化還原反應(yīng)而消耗的過程.不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)而消耗的過程。金屬直接將電子轉(zhuǎn)移有氧化性的物質(zhì).活潑金屬將電子間接轉(zhuǎn)移給氧化性較強(qiáng)的物質(zhì).無電流產(chǎn)生.有微弱電流產(chǎn)生.金屬單質(zhì).較活潑金屬.金屬與Cl2、O2等物質(zhì)直接反應(yīng)。鋼鐵在潮濕空氣中被腐蝕。第十張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月條 件正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)電池反應(yīng)溶液反應(yīng)水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-析 氫 腐 蝕吸 氧 腐

7、 蝕（主要）Fe - 2e- = Fe2+Fe - 2e- = Fe2+2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2Fe +2H+ = Fe2+H2Fe2+2OH-=Fe(OH)2(析氫腐蝕）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O鋼鐵的腐蝕3、電化學(xué)腐蝕第十一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、金屬的防護(hù)方法改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)覆蓋保護(hù)層電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法1、金屬腐蝕快慢的判斷電解池的陽極 原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極2、金屬的防護(hù)方法第十二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2

8、022年6月練習(xí)下列敘述正確的是 A原電池中陽離子向負(fù)極移動(dòng)B原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)C馬口鐵(鍍錫)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快D白鐵(鍍鋅)的表面一旦破損，鐵腐蝕加快B、C第十三張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1、原電池實(shí)驗(yàn)裝置的組裝：取一塊鋅片（6cm3.3cm）和一塊銅片（6cm3.3cm），兩者之間放一塊海綿（厚度2cm），用橡皮筋固定好，用導(dǎo)線把小燈泡(2.5V 0.3A)和鋅片、銅片連接起來，插入放有50ml蒸餾水的100ml小燒杯中，組裝這樣的裝置三個(gè)備用。 二、課題方案設(shè)計(jì)（1）向三個(gè)裝置中分別加入 10ml 的稀硫酸，編號(hào)為甲、乙、丙，觀察小燈泡是否發(fā)光。（2）向甲裝

9、置中加入 5ml 3% 的雙氧水，振蕩溶液，記錄小燈泡發(fā)光的時(shí)間和亮度。（3）向乙裝置中加入 0.5 g 的重鉻酸鉀晶體，振蕩溶液，記錄小燈泡發(fā)光的時(shí)間和亮度。向丙裝置中加入 0.5 g 的高錳酸鉀晶體，振蕩溶液，記錄小燈泡發(fā)光的時(shí)間和亮度。實(shí)驗(yàn)操作第十四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月加入物質(zhì)小燈泡發(fā)光的時(shí)間小燈泡發(fā)光的亮度實(shí)驗(yàn)結(jié)論5ml 3%的雙氧水約6 min燈絲亮重鉻酸鉀效果最好0.5 g重鉻酸鉀約13 min三者中最亮0.5 g高錳酸鉀約4 min較雙氧水亮1、原電池實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論：第十五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月電極材料：ZnC（直徑1.1cm），與ZnC

10、u對(duì)比溶液介質(zhì)：稀硫酸去極化劑：重鉻酸鉀晶體電極材料：Al C （直徑1.1cm），與AlCu對(duì)比溶液介質(zhì)：稀鹽酸去極化劑：重鉻酸鉀晶體按照上述實(shí)驗(yàn)裝置和操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。 電極材料電解液小燈泡發(fā)光的亮度實(shí)驗(yàn)結(jié)論Zn C稀硫酸亮，可照明碳電極優(yōu)于銅電極Al C稀鹽酸亮，可照明1、原電池實(shí)驗(yàn)電極材料的選擇：第十六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月將兩根碳棒(從1號(hào)電池中獲取)放在酒精噴燈上灼燒至通紅，立即將碳棒投入冷水中驟冷，反復(fù)多次(3-5次)至碳棒表面變得粗糙多孔。2、制作氫氧燃料電池（1）粗糙多孔的碳棒的制作（2）電解將經(jīng)過灼燒的兩根碳棒插入2mol/L KNO3溶液中,并與6V直流電源連接,電解至兩電極的碳棒上吸附很多小氣泡后(時(shí)間約20s)切斷電源.（3）音樂集成電路的連接原來連接直流電路正極的碳棒與音樂集成電路的正極相連接.第十七張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3、金屬的電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕（1）取兩根3-5cm長鐵釘,用稀鹽酸除去鐵銹,在其中一根鐵釘上疏散地繞幾圈細(xì)銅絲;（2）把上述兩根鐵釘分別放入兩支試管中,各加入3mL 0.1mol/L HCl和2滴K3Fe(CN)6(鐵氰化鉀)溶液.實(shí)驗(yàn)操作（1）兩者都產(chǎn)生氣泡,但繞細(xì)銅絲的鐵釘產(chǎn)生的氣泡更多;（2）