專題課題原電池

關(guān)于專題課題原電池第1頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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：①兩個(gè)活潑性不同的電極；③形成閉合回路（或在溶液中接觸）。②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(yáng)離子移向第2頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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）外電路中電子流向：Zn→檢流計(jì)→Cu。內(nèi)電路中離子遷移：通過(guò)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3頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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-+2H2OMg－2e-=Mg2+化學(xué)能電能2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2H++2e-=H2↑第4頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)2、請(qǐng)根據(jù)氧化還原反應(yīng):Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。第5頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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6頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)1：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(lái)源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔铮纾杭淄?、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CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第7頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(yáng)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,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8頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

試寫出放電時(shí)的正、負(fù)極,充電時(shí)的陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式。

放電時(shí)：負(fù)極：正極：充電時(shí)：陰極：陽(yáng)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9頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(guò)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(guò)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(wú)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10頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-析氫腐蝕吸氧腐蝕（主要）Fe-2e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2Fe+2H+==Fe2++H2↑Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(析氫腐蝕）4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O鋼鐵的腐蝕3、電化學(xué)腐蝕第11頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、金屬的防護(hù)方法①改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)②覆蓋保護(hù)層③電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法1、金屬腐蝕快慢的判斷電解池的陽(yáng)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12頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)．下列敘述正確的是[]A．原電池中陽(yáng)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13頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、原電池實(shí)驗(yàn)裝置的組裝：取一塊鋅片（6cm×3.3cm）和一塊銅片（6cm×3.3cm），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(2.5V0.3A)和鋅片、銅片連接起來(lái)，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）向甲裝置中加入5ml3%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0.5g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0.5g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14頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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5ml3%的雙氧水約6min燈絲亮重鉻酸鉀效果最好0.5g重鉻酸鉀約13min三者中最亮0.5g高錳酸鉀約4min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15頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電極材料：Zn－C（直徑1.1cm），與Zn－Cu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Al－Cu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16頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(guò)灼燒的兩根碳棒插入2mol/LKNO3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(lè)集成電路的連接原來(lái)連接直流電路正極的碳棒與音樂(lè)集成電路的正極相連接.第17頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、金屬的電化學(xué)腐蝕Ⅰ析氫腐蝕（1）取兩根3-5cm長(zhǎng)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3mL0.1mol/LHCl和2滴K3[Fe(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