原電池原理及應(yīng)用

原電池原理及應(yīng)用第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三問題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?第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三構(gòu)成原電池條件①電解質(zhì)溶液②活潑性不同的兩電極③形成閉合回路第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三問題2：有電流說明有電能產(chǎn)生,電能是怎樣轉(zhuǎn)化來的?例1、Zn、Cu作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：①Cu作____極,②Zn作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極___________,正極_____________,總反應(yīng)式是___________________________正負(fù)Zn

-2e-=Zn

2+2H++2e-=H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三1、原電池的反應(yīng)原理自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2、原電池電極的判斷負(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-電子流入-發(fā)生還原反應(yīng)3.離子移動(dòng)方向：陽離子正極，陰離子負(fù)極第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三知識(shí)拓展：

原電池是由兩個(gè)半電池組成的；半電池包括電極材料和電解質(zhì)溶液，兩個(gè)隔離的半電池通過鹽橋連接起來。半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)即電極反應(yīng)。所以半電池又叫電極。第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三鹽橋：在U型管中裝滿用飽和KCl溶液和瓊脂做成的凍膠。這種裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，稱為原電池（PrimaryCell）

鹽橋的作用：使Cl-向鋅鹽方向移動(dòng)，K+向銅鹽方向移動(dòng)，使Zn鹽和Cu鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極。這樣可以大大提高電池效率。第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三原電池電極反應(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。（3）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。小結(jié)第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三原電池應(yīng)用負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+

正極（石墨）：2NH4+

+2e-=2NH3↑+2H2↑

總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+2H2↑

1、鋅-錳干電池(酸性）常用電池的電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)式書寫第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、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)：第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三鈕扣電池：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ZnO，3、銀-鋅電池負(fù)極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-總反應(yīng)：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三電極: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+O2＝2H2O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-＝2H2O4、新型燃料電池(氫氧燃料電池/甲烷電池/煤氣電池/海水-空氣電池)第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三5、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)36、鋰電池（非水有機(jī)溶劑電解液）負(fù)極：2Li-2e—=2Li+，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，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三1、2、金屬陽離子失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。第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖鋼鐵的腐蝕第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三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+H2OH2CO3

H++HCO3-電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三鋼鐵腐蝕的防護(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。⒈A.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多萬港幣購回在火燒圓明園時(shí)流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]這三件1760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(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；第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2.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?！獱奚枠O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。第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三練習(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

A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

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)第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

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+=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三例2：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衔铮纾杭淄?、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CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三

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（）①每消耗1molCH4可以向外電路