2012年4月10日新化學(xué)教師培訓(xùn)隨材-原電池.docx

請(qǐng)各位老師書寫下列電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式： G C Cu FeCl3 G Cu Ag AgNO3 G Cu C 稀HNO3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe C （1）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 （2）4A13O26H2O4A1(OH)3ZnKOHMnO2 ZnKOHAg2O PbH2SO4 PbO2 CdKOH NiO(OH)氫氣H2SO4 氧氣 氫氣KOH 氧氣甲烷H2SO4 氧氣 甲烷KOH 氧氣 甲醇KOH 氧氣北京高考考試說(shuō)明對(duì)此部分的要求： 了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。原電池原理及應(yīng)用 一、原電池原理1、 定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。是將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行的氧化-還原反應(yīng)裝置 。2、 構(gòu)成條件：能夠“自發(fā)”進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)是構(gòu)成原電池的前提,形成明顯電流. 活潑性不同的兩個(gè)電極（燃料電池中兩極可是相同惰性電極） 電極接觸的電解質(zhì)溶液或熔融態(tài) 形成閉合電路（或在溶液中接觸）練習(xí)：下列哪些裝置能組成原電池？（ CD ）外電路：電子：負(fù)極正極電流：正極負(fù)極內(nèi)電路：陰離子負(fù)極陽(yáng)離子正極電極方程式：負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+（溶解質(zhì)量減輕）正極：2H+2e-=H2（有無(wú)色無(wú)味氣體生成）總：Zn+2H+=Zn2+H23、原理 電子流向:負(fù)極 導(dǎo)線 正極4、原電池正負(fù)極的判斷方法：從電子流向上看：電子流出的一極為負(fù)極，電子流入的一極為正極金屬的活潑性上看：較活潑的金屬為負(fù)極，不活潑金屬（非金屬或金屬氧化物）為正極 舉出例子：Mg/Al/NaOH 負(fù)極為鋁 Fe/Cu/濃HNO3 負(fù)極為銅從氧化還原反應(yīng)中看：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。從溶液中離子的定向移動(dòng)方向看：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。從電極反應(yīng)現(xiàn)象看： 負(fù)極上現(xiàn)象是：電極不斷溶解，質(zhì)量減少。 正極上現(xiàn)象是：有氣體產(chǎn)生或電極質(zhì)量不變或增加;5、原電池的電極反應(yīng)式的書寫:(先總后分，一分為二)緊扣：負(fù)極：氧化反應(yīng) 正極：還原反應(yīng) 小結(jié)書寫原電池電極反應(yīng)式的基本思路：負(fù)極：還原劑-n e-=氧化產(chǎn)物 正極：氧化劑+ n e-=還原產(chǎn)物第一類電池考試中常出現(xiàn)的原電池：書寫電極反應(yīng)方程式： G C Cu FeCl3 G Cu Ag AgNO3 G Cu C 稀HNO3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe C G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Cu C 稀HNO3第一類電池：負(fù)極-針對(duì)溶液較活潑金屬 金屬失電子，氧化反應(yīng)，溶解 正極-不活潑金屬/石墨 溶液中陽(yáng)離子得電子，還原反應(yīng)，Ag+ (Ag) Fe3+(Fe2+) Cu2+ (Cu)H+(H2)6、設(shè)計(jì)二個(gè)原電池，畫出裝置圖并注明電極材料及電解質(zhì)溶液的名稱：（1）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 （2）4A13O26H2O4A1(OH)3負(fù)極(Cu)：Cu-2e-= Cu2+ 負(fù)極（Al）：4A1-12e-= 4A13+正極(C)：2Fe3+2 e-=2Fe2+ 正極（C）：3O26H2O +12 e-=12 OH 銅FeCl3C 鋁空氣、海水C點(diǎn)撥：（1）確定兩極的電極材料（圖中應(yīng)注明） （2）確定電解質(zhì)溶液（圖中不能漏畫） （3）畫圖要規(guī)范二、 原電池的應(yīng)用：制電池加快反應(yīng)速率金屬腐蝕與防護(hù)比較金屬活潑性第二類原電池：常見的化學(xué)電源1.鋅錳堿性電池:（一次電池）ZnKOHMnO2 負(fù)極（Zn）：Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2正極(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-= 2MnO(OH)+2OH-總：Zn+2MnO2+2H2O =2MnO(OH)+Zn(OH)22.銀鋅鈕扣電池：（一次電池）ZnKOHAg2O 負(fù)極(Zn): Zn 2e- + 2OH- = ZnO + H2O 正極(Ag2O)： Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH- 總： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag3.鉛蓄電池：PbH2SO4 PbO2負(fù)極（Pb）:Pb+SO422e-=PbSO4正極（PbO2）: PbO2+4H+ SO422e-=PbSO4+2H2O 總：4.鎳鎘電池：CdKOH NiO(OH)負(fù)極（Cd）:Cd+2OH-2e- = Cd(OH)2正極 NiO(OH)： 2NiO(OH)+2H2O +2e- = 2Ni(OH)2+2OH-Cd+2NiO(OH)+2H2O= Cd(OH)2+2Ni(OH)2總結(jié)第二類電池：負(fù)極：金屬單質(zhì)-金屬單質(zhì)自身失電子被氧化 正極：金屬氧化物-金屬氧化物自身得電子被還原燃料電池(一般情況電極均為惰性材料)利用可燃物與O2的反應(yīng)開發(fā)的電源，燃料電池與普通電池的區(qū)別:不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是工作時(shí)不斷從外界輸入，同時(shí)電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。第三類原電池：燃料電池（1）氫氧燃料電池：電解質(zhì)：KOH溶液負(fù)極（C）：2H2+4OH-4e-=4H2O 正極（C）：O2+4e-+2H2O=4OH- 電池總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O（2）氫氧燃料電池：電解質(zhì)：H2SO4溶液負(fù)極（C）：2H2-4e-=4H+ 正極（C）：O2+4e-+4H+ = 2H2O電池總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O（3）.甲烷氧氣燃料電池：電解質(zhì)：KOH溶液負(fù)極（C）：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 正極（C）：2O2 +8e- + 4H2O = 8OH-電池總反應(yīng)：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O（4）.甲烷氧氣燃料電池：電解質(zhì)：H2SO4溶液負(fù)極（C）：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 正極（C）：2O2+8e-+8H+ = 4H2O電池總反應(yīng)：CH4+2O2+2=CO2+2H2O（5）甲醇KOH 氧氣 負(fù)極（C）：2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O正極（C）：3O2+6H2O+12e- = 12OH-總反應(yīng)：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O總結(jié)第三類電池：負(fù)極：石墨-充入可燃?xì)怏w 可燃?xì)怏w發(fā)生氧化反應(yīng)。 正極：石墨-充入氧氣，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)。原電池電極方程式的書寫（1）沒給出總方程式，要求寫電極方程式，分三步： 1）分別找出氧化劑和還原劑。氧化劑在正極得電子，還原劑在負(fù)極失電子。 2）結(jié)合介質(zhì)判斷氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。 3）寫出電極反應(yīng)方程式（注意兩極得失電子數(shù)相等）。（2）給出總方程式，要求寫電極方程式，分為四步： 1）判物質(zhì)，標(biāo)得失。 2）選離子，配電荷。3）配個(gè)數(shù)，巧用水。4）兩式加，驗(yàn)總式。 （3）差值法書寫電極反應(yīng)式： 正負(fù)極反應(yīng)式之和為電池反應(yīng)的方程式。一般先寫出反應(yīng)的總方程式和較易寫出的電極反應(yīng)式，然后用總方程式減去較易寫出的電極反應(yīng)式得較難寫的電極反應(yīng)式。 （4）原電池電極反應(yīng)式書寫的注意： 1）書寫時(shí)，無(wú)論是總反應(yīng)式還是電極反應(yīng)式都既要滿足電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒，又要滿足質(zhì)量守恒。 2）電極反應(yīng)式常用“=”，而不使用“。同時(shí)若電極反應(yīng)式中有氣體的生成，需加“”。3）書寫時(shí)注意介質(zhì)通常是定向移動(dòng)到該電極附近的導(dǎo)電離子如H+、OH-、H2O等等，若氧化(或還原)產(chǎn)物能與之發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，則其一般書寫在電極方程式中。 4）書寫電極反應(yīng)式應(yīng)充分考慮介質(zhì)的影響，常見的情況：中性溶液反應(yīng)物中無(wú)H+和OH-；酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均無(wú)OH-；堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均無(wú)H+；水溶液中不可能出現(xiàn)O2-。金屬的腐蝕及防護(hù)金屬腐蝕：金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕而損耗的過(guò)程金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬失去電子變成陽(yáng)離子的過(guò)程，金屬發(fā)生了氧化反應(yīng)化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。（無(wú)電流）電化學(xué)腐蝕：金屬或合金因發(fā)生原電池反應(yīng)所引起的腐蝕。金屬的腐蝕主要是發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 (有電流，往往化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)進(jìn)行)（1）電化學(xué)腐蝕 （以鋼鐵腐蝕為例）析氫腐蝕：水膜酸性強(qiáng) 負(fù)極(Fe)：Fe-2e-=Fe2+ 正極（C）：2H+-2e-=H2 總：Fe+2H+=H2+ Fe2+ （只有H前金屬才能發(fā)生析氫腐蝕）吸氧腐蝕:弱酸性或中性 負(fù)極(Fe)：Fe-2e-=Fe2+ 正極（C）：O2+4e-+2H2O=4OH- 總：2 Fe+ O2+2H2O= 4Fe（OH）2（