高三化學一輪復習原電池的原理及應用課件PPT課件

1、 1.掌握原電池的形成條件，理解原電池的工作原理； 2.能夠正確地判斷原電池的兩極，能夠正確地書寫電極反應及總反應; 3.了解常見化學電源的種類及特點，能夠認識和書寫幾種新型電池的電極及電極反應。.了解金屬的腐蝕及防護的方法。第1頁/共35頁 原電池以原電池以氧化還原反應氧化還原反應為基礎，使為基礎，使氧化反應氧化反應和和還原反應還原反應分別在分別在兩個電極兩個電極上進行，從而上進行，從而產生電流產生電流，實現實現化學能化學能向向電能電能轉化的裝置。轉化的裝置。將化學能轉化成電能的叫做原電池. 知識掃描知識掃描1、概念: 從理論上說，任何一個從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應自發(fā)的氧化還原

2、反應均可設計成原電池。均可設計成原電池。第2頁/共35頁2 2、原電池的形成條件、原電池的形成條件 （兩電極用導線連接，或接觸。） 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導 體）; 兩不活潑的導體石墨或Pt等（燃料電池電極）; 金屬和金屬氧化物(鉛蓄電池，銀鋅電池）.知識掃知識掃描描第3頁/共35頁例2：下列哪幾個裝置能形成原電池？ABCDEFMNCuFeNaCl溶溶液液CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4nZnZ4OS2H第4頁/共35頁ZnZn2e2e=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e+2e=H=H2 2 還原反應失

3、去電子溶液中氧化性的微粒得到電子3 3、工作原理、工作原理較活潑金屬不活潑金屬或石墨ZnZn2+2+H H+ +H H+ + e-e-SOSO4 42-2- 溶液中， 從負極定向移動到正極， 從從正極定向移動到負極，形成閉合回路。正極定向移動到負極，形成閉合回路。 H2SOSO4 42-2-CuCuZnZn陽離子陰離子知識掃描知識掃描CuCuZnZn 氧化反應CuCuZnZn CuCuZnZn CuCuZnZnCuCuZnZn第5頁/共35頁 例例1 1: :（20072007全國全國理綜）理綜）在盛有稀在盛有稀H H2 2SOSO4 4的燒杯中放的燒杯中放入用導線連接的鋅片和銅片，下列敘述正

4、確的是入用導線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是（ ）A.A. 正極附近的正極附近的SOSO4 422離子濃度逐漸增大離子濃度逐漸增大B. B. 電子通過導線由銅片流向鋅片電子通過導線由銅片流向鋅片C. C. 正極有正極有O O2 2逸出逸出D. D. 銅片上有銅片上有H H2 2逸出逸出CuCuZnZn稀硫酸 E E銅是陽極，銅片上有氣泡產生F F銅片質量逐漸減少G G電流從鋅片經導線流向銅片H H氫離子在銅片表面被還原D D H H第6頁/共35頁4 4、正負極的判斷方法：、正負極的判斷方法：活潑性強的金屬 作 負極活潑性較弱的金屬或非金屬作正極電子流出的一極為負極, ,電子流進的一極為正

5、極電流是由正極流向負極 發(fā)生氧化反應的一極為負極, ,發(fā)生還原反應的一極為正極 質量減輕的一極為負極, ,質量增加或有氣泡冒出的一極為正極 陽離子移向正極，陰離子移向負極知識掃知識掃描描第7頁/共35頁稀硫酸CFeACuZn硫酸銅溶液食鹽水FeCA負極：負極：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極：正極：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu總：總：Zn+ CuZn+ Cu2+2+ ZnZn2+2+Cu+Cu負極：負極： Fe Fe - 2e- 2e- - = Fe= Fe2 2+ +正極：正極： 2H2H+ + + 2e+ 2e- - = H = H2 2總：總：Fe +

6、2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+2+ + H + H2 2 負極： 2Fe -4e- = 2Fe2+正極： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-總：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 知識掃描知識掃描5 5、電極反應式的書寫、電極反應式的書寫第8頁/共35頁4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O第9頁/共35頁負極： 2Al+ 8OH6e- =2Al O2 +4H2O 正極：6H2O + 6 e- = 3H2 + 6OH 總：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2

7、+ 3H2 稀 硫 酸負極： Mg 2e- = Mg2+正極： 2H+ + 2e- = H2總：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 5 5、電極反應式的書寫、電極反應式的書寫知識掃描知識掃描第10頁/共35頁僅有一個電極材料參與反應的原電池：負極：M-xe-=Mx+正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬規(guī)律小結規(guī)律小結第11頁/共35頁第12頁/共35頁介質介質電池反應：電池反應： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性負極負極正極正極中性中性負極負極 正極正極堿性堿性負極負極正極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 +

8、 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-要充分考慮電極反應后產物所處的介質要充分考慮電極反應后產物所處的介質- - 電解質環(huán)境，電解質環(huán)境， 應將電解質溶液中參與電極反應的粒子寫進電極反應式應將電解質溶液中參與電極反應的粒子寫進電極反應式 。知識掃描知識掃描5 5、電極反應式的書寫（、電極反應式的書寫（燃料電池）第13頁/共35頁介質介質電池反應：電池反應： 2H2 + = 2H2O 負負極極正正極極負負極極 正正極極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2

9、= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 知識掃描知識掃描5 5、電極反應式的書寫（、電極反應式的書寫（固體固體燃料電池）第14頁/共35頁例: 據報道，最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強堿做電解質溶液的新型手機電池，電量可達現在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電.試寫出該電池放電時的電極反應和總反應式.試寫乙醇作燃料， KOH作電解質溶液的燃料電池的電極反應和總反應5 5、電極反應式的書寫（、電極反應式的書寫（燃料電池）知識掃描知識掃描 燃燒反應式2CH3OH3O22CO24H2O電池總反應2CH3OH3O2OH2CO326H2O負極: 2CH3OH12e 1

10、6OH 2CO3212H2O正極: 3O26H2O12e12OH第15頁/共35頁1.(2006重慶理綜)鉛蓄電池是典型的可充型電池，正負極板是惰性材料，電池總反應式：Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO42H2O請回答下列問題：放電時：正極的電極反應式是 電解液中H2SO4的濃度將變 ； 當外電路通過1mol電子時，理論上負 極板的質量增加 g。 放電充電 PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O； （負極：Pb-2e+SO42- =PbSO4 ）變小48知識掃描知識掃描5 5、電極反應式的書寫（、電極反應式的書寫（蓄電池）第16頁/共35頁1 1、僅有一個電極材料

11、參與反應的原電池：、僅有一個電極材料參與反應的原電池： 負極：M-xe=MM-xe=Mx+x+ 正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬2、電極材料本身均不參與反應的電池（燃料電池） 兩電極材料均為惰性電極 可燃性氣體在負極失電子,助燃性氣體在正極得電子 電極反應考慮電解質溶液3 3、兩個電極均參與反應的原電池（如蓄電池、兩個電極均參與反應的原電池（如蓄電池) ) 電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正極電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正極 電子得失均由兩電極本身發(fā)生 電極反應需考慮電解質溶液的參與 方法點撥方法點撥 注意原子守恒、得失電子守恒和電荷守恒的運用第17頁/

12、共35頁6 6、原電池原理的應用、原電池原理的應用（1）比較金屬活動性強弱 兩種金屬分別做原電池的兩極時，一般做負極的金屬比做正極的金屬活潑性強（3）用于金屬的保護及金屬腐蝕快慢比較 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕（2）加快氧化還原反應的速率 一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池 時反應速率大。知識掃描知識掃描第18頁/共35頁1.1.在甲試管中盛有C(HC(H+ +) )為0.01mol/L0.01mol/L的鹽酸，乙、丙兩支試管中分別盛有C(HC(H+ +)0.01mol/L)0.01mol/L的醋酸，分別在甲、乙、丙試管中加入等質量的同樣的鋅并在丙試管

13、中滴入幾滴CuSOCuSO4 4溶液，充分反應，試比較反應所需時間的關系為：甲甲 乙乙 丙丙隨堂練習隨堂練習第19頁/共35頁 2. 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 A B C D D隨堂練習隨堂練習第20頁/共35頁化學腐蝕與電化 腐蝕化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件金屬跟腐蝕性氣體或液體直接接觸金屬跟腐蝕性氣體或液體直接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質溶液接觸跟電解質溶液接觸現象現象無電流產生無電流產生有微弱電流產生有微弱電流產生本質本質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聯系聯系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者

14、往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程，即為金屬的腐蝕。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程。 知識掃描知識掃描7.金屬的腐蝕及其防護金屬的腐蝕及其防護第21頁/共35頁析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例） 析析氫腐蝕氫腐蝕吸吸氧腐蝕氧腐蝕條件條件水膜酸性較強水膜酸性較強（pH4.3）水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 電電極極反反應應 負極負極 正極正極總反應式總反應式O2+2H2O+4e- =4OH2H+2e- =H2Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe - 2e = Fe2+ 知識掃描知識掃描

15、第22頁/共35頁（3）金屬防護的幾種重要方法 改變金屬內部的組織結構，制成合金。 在金屬表面覆蓋保護層。 電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解 池的陰極而受到保護。 在同一電解質溶液中，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法犧牲陽極的陰極保護法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕小結第23頁/共35頁1 1、（1 1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕, ,電極反應式為：負極：電極反應式為：負極： , ,正極：正極： ； 若液面下降，則溶液呈若液面下降，

16、則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕，電極反應式為：腐蝕，電極反應式為： 負極：負極： 正極：正極： 。（2）如圖如圖, , 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧FeFe2e2e- -FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH酸性酸性析氫析氫FeFe2e2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -H H2 2 第24頁/共35頁 1. 1. 在含有在含有HH2 2S S氣體的空氣中，銀器表面易變黑氣體的空氣中，銀器表面易變黑（生成了（生成了AgAg2 2S S），為了除去銀器表面

17、），為了除去銀器表面AgAg2 2S S，可采，可采用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，用如下方法：在一個鋁制的容器中放入食鹽溶液，將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好過一將銀器浸入食鹽溶液，使銀器與鋁接觸良好過一段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣段時間，銀器表面變?yōu)殂y白色，并聞到臭雞蛋的氣味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，請用電極反味，觀察到有少量白色絮狀沉淀生成，請用電極反應式和離子方程式表示上述過程應式和離子方程式表示上述過程Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S第25頁/共35頁2.下列

18、裝置暴露空氣中一段時間,鐵的腐蝕由快到慢 順序 .FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)FeSnF(天然水)E(海水)DE F AC B第26頁/共35頁原電池應用原電池應用化學電源化學電源負極（鋅筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正極（石墨） ： 2NH4+ +2e-+2MnO2= 2NH3+ + H2O+Mn2O3 總反應：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+H2O+MnO+Mn2 2O O3 3 1、鋅、鋅-錳干電池錳干電池(酸性）酸性）常用電池的電極反應和電池總反應式書寫第27頁/共35頁2、鉛蓄電池鉛蓄電池負極PbPb：Pb+ SO42-

19、 -2e- = PbSO4正極PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O總反應：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放電充電第28頁/共35頁鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內靠正極一端填充由內靠正極一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量石墨組成的正極活性材料，負極石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質溶液為濃材料，電解質溶液為濃KOHKOH溶液，溶液，已知電池內已知電池內ZnZn的氧化產物為的氧化產物為ZnOZnO，3、銀、銀-鋅電池鋅電池負極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 總反應： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag第29頁/共35頁5、海水電池（電解質溶液為海水）、海水電池（電解質溶液為海水）負極：4Al-12e=4Al3+，正極：3O2+6H2O+12e=12OH總反應：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3