原電池及其應(yīng)用

1、讓我們展開理想的翅膀讓我們展開理想的翅膀 在知識的天空自由地飛翔在知識的天空自由地飛翔. 原電池原理 及其應(yīng)用 實驗步驟實驗步驟 現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論或解釋結(jié)論或解釋 鋅片上鋅片上 有氣泡有氣泡 銅片上銅片上 無氣泡無氣泡 銅片上有氣泡銅片上有氣泡 電流計偏轉(zhuǎn)電流計偏轉(zhuǎn) 鋅與稀硫酸鋅與稀硫酸 反應(yīng)反應(yīng) 銅與稀硫酸銅與稀硫酸 不反應(yīng)不反應(yīng) 導(dǎo)線中導(dǎo)線中 有電流通過有電流通過 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 因電子的轉(zhuǎn)移形成電流因電子的轉(zhuǎn)移形成電流 原電池原電池： 把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置的裝置 1.銅片上的氣體是什么？銅片上的氣體是什么？ 2.氫元素原來以什么形式存在？氫元素原來

2、以什么形式存在？ 3. 從電子得失的角度分析，從電子得失的角度分析， H+如何如何 轉(zhuǎn)變成氫氣？轉(zhuǎn)變成氫氣？ 思考思考 Zn活潑被氧化，失去電子，活潑被氧化，失去電子， 電子沿導(dǎo)線流向電子沿導(dǎo)線流向Cu， H+在在Cu上得電子，生成上得電子，生成H2 實驗步驟實驗步驟現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論或解釋結(jié)論或解釋 電流計指針偏轉(zhuǎn)電流計指針偏轉(zhuǎn) 導(dǎo)線中有電導(dǎo)線中有電 流通過流通過 測干電池時，電流計測干電池時，電流計 指針偏向指針偏向正正極方向極方向 電流計指針偏向電流計指針偏向 銅銅片方向片方向 鋅片為鋅片為負負極極 銅片為銅片為正正極極 電流電流由正極流向負極，由正極流向負極， 電子電子由負極流向正極。由負極

3、流向正極。 負極負極正極正極 電子電子 電流電流 原電池：原電池： 把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置的裝置 電子流出的一極電子流出的一極-負極負極 （氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)） 電子流入的一極電子流入的一極-正極正極 （還原反應(yīng)還原反應(yīng)） 負極（負極（Zn）：）：Zn - 2e- = Zn2+ 正極（正極（Cu）：）：2H+ + 2e- = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn + 2H+ =Zn2+ H2 形成原電池前后，總反應(yīng)相同形成原電池前后，總反應(yīng)相同 總結(jié)總結(jié) 正正 極極 負負 極極 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 e 相對活相對活 潑的金屬潑的金屬 氧化氧化 反應(yīng)反應(yīng) 還原還原 反應(yīng)反應(yīng) 陽離子移

4、向正極陽離子移向正極 極負向移子離陰極負向移子離陰 形成原電池的條件：形成原電池的條件： 、自發(fā)的、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)。 3、電極插入、電極插入電解質(zhì)電解質(zhì)溶液。溶液。 2、有、有兩個電極兩個電極（可相同，可不同）（可相同，可不同） 一般活潑的作負極，不活潑的作正極。一般活潑的作負極，不活潑的作正極。 4、形成、形成閉合回路閉合回路。 原理原理： 活潑金屬被氧化（負極），活潑金屬被氧化（負極）， 不活潑金屬被保護（正極）不活潑金屬被保護（正極） 下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？ Cu Zn Zn Cu 題題1：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池

5、？ 負極（負極（Cu）：）： Cu - 2e- = Cu 2+ 正極（石墨）：正極（石墨）： 2Ag+ + 2e- = 2Ag 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Cu + 2Ag+ = Cu2+ +2Ag 負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn - 2e- = Zn 2+ 正極（石墨）：正極（石墨）： 2H+ + 2e- = H2 負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn - 2e- = Zn 2+ 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e- = Cu 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn + 2H+ = Zn 2+ +H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 輪船輪船的外殼為什么連接一塊的外殼為

6、什么連接一塊鋅鋅塊？塊？ Fe （+） Zn （-） 海水 請將氧化還原反應(yīng)：請將氧化還原反應(yīng)： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 設(shè)計成一個原電池設(shè)計成一個原電池。 負極：負極： 正極：正極： 電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液： Fe 比比Fe惰的金屬或石墨惰的金屬或石墨 CuSO4 Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 負極：負極： Fe - 2e- = Fe2+ 正極：正極：Cu2+ + 2e- = Cu 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 負極：負極： Al+ 4OH 3e- =Al O2 +2H2O 正極：正極：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH 負極：負極： Cu 2

7、e- = Cu 2+ 正極：正極： 2H+ +NO3 + e- = NO2 + H2O 總：總：Cu + 4H+ +2NO3 = 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O 總：總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 化學(xué)電源 干電池（鋅錳干電池）干電池（鋅錳干電池） 負極：負極： 正極：石墨（正極：石墨（ ，碳黑） ，碳黑） 電解質(zhì)：電解質(zhì)： 、 、ZnCl2 鉛蓄電池：鉛蓄電池： 負極：負極：Pb 正極：正極：PbO2 電解質(zhì)：電解質(zhì)：H2SO4 負極：負極：Pb - 2e- +SO42- = PbSO4 正極：正極：PbO2+ 2e- + SO42- + 4H+ = P

8、bSO4 + 2H2O Pb + PbO2+2 H2SO4= 2 PbSO4+ 2H2O 鋰電池鋰電池 特點特點（1）質(zhì)量輕質(zhì)量輕 （2）電壓高，工作效率高）電壓高，工作效率高 （3）使用和貯存壽命長）使用和貯存壽命長 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 （石墨作電極，（石墨作電極，KOH作電解質(zhì)）作電解質(zhì)） 負極：負極：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正極：正極：O2 + 2H2O + 4e- =4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 =2H2O 氫氧燃料電池氫氧燃料電池 （石墨作電極，（石墨作電極，H2SO4作電解質(zhì)）作電解質(zhì)） 負極：負極：2H2 - 4e- = 4H+ 正極：

9、正極：O2 + 4H+ + 4e- =2H2O 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2 + O2 =2H2O 金屬的腐蝕金屬的腐蝕 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕： 金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。而引起的腐蝕。 Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 3Fe + 2O2 = Fe3O4 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕： 不純不純的金屬或的金屬或合金合金跟電解溶液接跟電解溶液接 觸時，發(fā)生觸時，發(fā)生原電池原電池反應(yīng)，較活潑反應(yīng)，較活潑 金屬失去電子而被氧化。金屬失去電子而被氧化。 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 往往同時發(fā)生，往往同時發(fā)生， 加快腐蝕的速度。加快腐

10、蝕的速度。 鋼鐵的腐蝕：鋼鐵的腐蝕： 鋼鐵在鋼鐵在潮濕潮濕的空氣里發(fā)生腐蝕，的空氣里發(fā)生腐蝕， 屬屬電化學(xué)電化學(xué)腐蝕，潮濕的空氣中，腐蝕，潮濕的空氣中， 鋼鐵表面有一層薄薄的水膜，鋼鐵表面有一層薄薄的水膜， 含有含有H+，OH-，還有，還有O2等，等， 形成電解質(zhì)溶液。形成電解質(zhì)溶液。 在在中性或堿性中性或堿性的的水膜中的的水膜中 發(fā)生發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕 負極：（負極：（Fe）2Fe 4e- = 2Fe2+ 正極正極：（：（C）2H2O + O2 + 4e- =4OH- 在在酸性酸性水膜中，發(fā)生水膜中，發(fā)生析氫腐蝕析氫腐蝕 負極：負極：（Fe）Fe 2e- = Fe2+ 正極：（正極：（C）

11、2H+ + 2e- = H2 Al-空氣燃料電池空氣燃料電池 （電解質(zhì)為鹽溶液）（電解質(zhì)為鹽溶液） 負極：負極：4Al-12e- = 4Al3+ 正極：正極：3O2 + 6H2O +12e- = 4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)： 4Al +3O2 + 6H2O =4Al（OH）3 溶液反應(yīng)：溶液反應(yīng)： Cu2+ + 2OH- = Cu (OH)2 2Cu (OH)2 +CO2 = Cu 2(OH)2CO3+ H2O 2Cu +CO2 +O2 +H2O = Cu 2(OH)2CO3 負極：負極： Cu - 2e- = Cu2+ 正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)

12、腐蝕往往同時發(fā)生化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時發(fā)生 關(guān)系關(guān)系 本質(zhì)本質(zhì) 現(xiàn)象現(xiàn)象 條件條件 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 金屬與氧化金屬與氧化 劑直接接觸劑直接接觸 不純金屬或合金與不純金屬或合金與 電解質(zhì)溶液接觸電解質(zhì)溶液接觸 無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生 金屬被氧化金屬被氧化 較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化 金屬腐蝕的快慢程度：金屬腐蝕的快慢程度： 電解池的陽極電解池的陽極 原電池的負極原電池的負極 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 原電池的正極原電池的正極 電解池的陰極電解池的陰極 3 3、金屬的防護、金屬的防護 使用耐腐蝕材料：使用耐腐蝕材料： 各種合金，如不銹鋼各種合金，如不銹鋼 加保護層加保護層 : : 電涂電涂, ,電鍍，電噴電鍍，電噴 電化學(xué)保護電化學(xué)保護: : 犧牲陽極法：輪船鑲鋅塊犧牲陽極法：輪船鑲鋅塊 白鐵皮白鐵皮( (鍍鋅鍍鋅) ) (b)(b)外加陰極法：外加陰極法： 加緩蝕劑：鈍化膜加緩蝕劑：鈍化膜 1、欲快速制取、欲快速制取