原電池、電解原理及其應(yīng)用

1、1知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)8：化學(xué)反應(yīng)與能量：化學(xué)反應(yīng)與能量 電化學(xué)電化學(xué)一、基本概念與基本理論一、基本概念與基本理論原電池原電池(化學(xué)電源化學(xué)電源)、電解池（精煉池、電鍍池）、電解池（精煉池、電鍍池）22010考綱考綱要求：要求：5) 了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。6）了解原電池和電解池的工作原理，能寫(xiě)出電了解原電池和電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見(jiàn)化學(xué)電源極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。的種類及其工作原理。7）理解金屬發(fā)生電化學(xué)

2、腐蝕的原因，金屬腐蝕）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。的危害，防止金屬腐蝕的措施。31、概念：原電池是、概念：原電池是_的裝置。的裝置。 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)例：例：如右圖所示，組成的原電池：如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀稀H2SO4時(shí)：時(shí)：Zn電極是電極是_（填（填“正正”或或“負(fù)負(fù)”）極，）極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_(kāi)，該反應(yīng)，該反應(yīng)是是_（填（填“氧化氧化”或或“還原還原”，下同）反應(yīng)；，下同）反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，其電極反

3、應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_(kāi),該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)。反應(yīng)。（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液溶液時(shí)：時(shí)： Zn電極電極是是_極，其電極反應(yīng)為極，其電極反應(yīng)為_(kāi)，該反應(yīng)是該反應(yīng)是_反應(yīng)；反應(yīng)；Cu電極是電極是_極，極，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_(kāi),該反應(yīng)該反應(yīng)_反應(yīng)反應(yīng).負(fù)負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正2H+ +2e- =H2還原還原負(fù)負(fù)Zn 2e - = Zn 2+氧化氧化正正Cu2+ + 2e - = Cu還原還原一、原電池一、原電池4Cu2+2e- =Cu氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液鹽橋鹽橋失失e，沿導(dǎo)線

4、傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰離子陰離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子總反應(yīng)：總反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極正極正極 Cu2+2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽(yáng)離子陽(yáng)離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路5 （1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極?；蚪饘傺趸铮┳麟姌O。 （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶

5、液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。64、原電池的正負(fù)極的判斷方法、原電池的正負(fù)極的判斷方法正極正極負(fù)極負(fù)極電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)（根據(jù)電子流動(dòng)方向方向）負(fù)極負(fù)極正極正極 較活潑的電極材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極負(fù)極負(fù)極正極正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生

6、還原反應(yīng)的極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極負(fù)極正極正極7造成的主要原因造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開(kāi)，這樣就增加了電池的內(nèi)泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開(kāi)，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作用極化作用。二、對(duì)原電二、對(duì)原電 池工作原理的進(jìn)一步探究池工作原理的進(jìn)一步探究為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖所示的原電池裝置，為了避免

7、發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？你能解釋它的工作原理嗎？提出問(wèn)題：？提出問(wèn)題： 右圖是我們?cè)诒匦抻覉D是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過(guò)的將鋅片和銅中學(xué)習(xí)過(guò)的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電，片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因這是什么原因造成的呢？有沒(méi)有什么改進(jìn)措施？造成的呢？有沒(méi)有什么改進(jìn)措施？8此電池的優(yōu)點(diǎn)：此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。 鋅半電池，鋅半電池， 銅半電池銅半電池9實(shí)驗(yàn)：（選修實(shí)驗(yàn)

8、：（選修4書(shū)書(shū)76頁(yè)實(shí)驗(yàn)頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-1）實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：分析分析：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？鹽橋在此的作用是什么？ 有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過(guò)電路。生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過(guò)電路。 取出鹽橋，電流計(jì)指針即回取出鹽橋，電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說(shuō)明沒(méi)有電流通過(guò)。到零點(diǎn)，說(shuō)明沒(méi)有電流通過(guò)。鹽橋制法：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的將冷卻后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的

9、飽和溶液中即可。的飽和溶液中即可。2)將將KCl或或NH4NO3的飽和溶液裝入的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花都住管口即可。形管，用棉花都住管口即可。10鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸。得出結(jié)論得出結(jié)論 由于鹽橋（如由于鹽橋（如KClKCl）的存在，其中陰離子）的存在，其中陰離子ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液擴(kuò)溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子散和遷移，陽(yáng)離子K K+ +則向則向CuSOCuSO4 4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩的溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到

10、電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或鋅片全部溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中的溶液中的 CuCu2+2+幾乎完全沉淀下來(lái)。幾乎完全沉淀下來(lái)。若電解若電解質(zhì)溶液與質(zhì)溶液與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。（2 2）平衡電荷。）平衡電荷。 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完靠離子遷移完成成的。的。取出鹽橋，取出鹽橋，ZnZn失去電子形成的失去電子形成的ZnZn2+2+進(jìn)入進(jìn)入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnS

11、OZnSO4 4溶溶液因液因ZnZn2+2+增多而帶正電荷。同時(shí)，增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSOCuSO4 4則由于則由于CuCu2+2+ 變?yōu)樽優(yōu)镃u Cu ，使得，使得 SOSO4 42-2-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。11學(xué)與問(wèn)學(xué)與問(wèn)在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知在日常生活和學(xué)習(xí)中，你用過(guò)哪些電池，你知道電池的其它應(yīng)用嗎？道電池的其它應(yīng)用嗎？ 電池電池化學(xué)電池化學(xué)電池太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池原子能電池原子能電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝

12、置將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置能通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置12知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1：化學(xué)電池：化學(xué)電池1)概念概念:將化學(xué)能變成電能的裝置將化學(xué)能變成電能的裝置2)分類分類:一次電池又稱不可充電電池一次電池又稱不可充電電池如：干電池如：干電池二次電池又稱充電電池二次電池又稱充電電池蓄電池蓄電池燃料電池燃料電池3)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):4)電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn)電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。可以制成各種形狀和大小、不同容量和電

13、壓的電池可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。和電池組，使用方便。易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。比能量比能量 符號(hào)符號(hào)(Ah/kg)，(Ah/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少比功率比功率符號(hào)是符號(hào)是W/kg，W/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短13鋰電池鋰電池干電池干電池疊層電池疊層電池紐扣電池紐扣電池各各類類電電池池知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2：各類電池：各類電池141 1、干電池、干電池( (普通鋅錳電

14、池）普通鋅錳電池）干電池用鋅制桶形外殼作干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充墨周圍填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作電解質(zhì)溶液，和淀粉作電解質(zhì)溶液，還還填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正極放出的的黑色粉末吸收正極放出的H H2 2，防止產(chǎn)生極化，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：2NH2NH4 4Cl+Zn+2MnOCl+Zn+2MnO2 2=ZnCl=ZnCl2 22NH3+MnMn2 2O O3 3+H+H2 2O O請(qǐng)寫(xiě)出各電極的電極反應(yīng)。請(qǐng)寫(xiě)出各

15、電極的電極反應(yīng)。(一一) 一次電池一次電池15練：寫(xiě)出練：寫(xiě)出鋅錳干電池鋅錳干電池的電極反應(yīng)和總化學(xué)反的電極反應(yīng)和總化學(xué)反應(yīng)方程式。應(yīng)方程式。負(fù)極負(fù)極正極正極總反應(yīng)總反應(yīng)通常我們可以通過(guò)干電池的外觀上的哪些變通常我們可以通過(guò)干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？_我們?cè)谖覀冊(cè)谑褂酶呻姵氐倪^(guò)程中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，使用干電池的過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，請(qǐng)推測(cè)可能是干電池中的什么成分起了作用？請(qǐng)推測(cè)可能是干電池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2鋅筒變軟，電池表面變得不平整鋅

16、筒變軟，電池表面變得不平整2MnO2+H2=Mn2O3+H2O16負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e- + 2OH - =Zn(OH)2正極（石墨）：正極（石墨）：2MnO2+ 2e - +2H2O=2Mn OOH +2 OH 總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+2 H2O =2 Mn OOH+ Zn(OH)2堿性鋅錳干電池堿性鋅錳干電池金屬棒堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)：堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)： 電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。不會(huì)氣漲或漏液。普通鋅錳干電池普通鋅錳干電池缺點(diǎn)：放電量小，放電過(guò)程中易氣漲或漏液缺點(diǎn)：放電量小，放電過(guò)程中易氣漲或漏液17

17、2 2、迷你型電池（電解質(zhì)、迷你型電池（電解質(zhì)KOHKOH） 優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。 用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器 HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）負(fù)極（鋅）：負(fù)極（鋅）：Zn-2e- + 2OH - =ZnO+H2O正極（銀）：正極（銀）： Ag2O+ 2e- + H2O=2Ag+2OH-183 3、鋰電池、鋰電池鋰電池：鋰電池：（- -）LiLi（S S） LiILiI（晶片）（晶片） I I2 2(+(+） 鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl(Li-SOCl2

18、2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S負(fù)極：負(fù)極： ；正極：；正極： 。用途：質(zhì)輕、高能用途：質(zhì)輕、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。作溫度寬、高使用壽命，廣泛應(yīng)用于軍事和航空領(lǐng)域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S19電池鉛蓄電池電池鉛蓄電池1、電極材料及原料、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液、

19、電解質(zhì)溶液3、電極反應(yīng)式：、電極反應(yīng)式：正極：正極：PbO2 負(fù)極：負(fù)極：PbH2SO4溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O 正極（正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：(放電時(shí)放電時(shí))( (二二) )二次電池二次電池( (可充電可充電) )轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移1mole-消耗多少消耗多少molH2SO4202PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電過(guò)程充電過(guò)程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s)

20、+ SO42- (aq) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源負(fù)極接電源正極接電源正極充電過(guò)程總反應(yīng)：充電過(guò)程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過(guò)程：鉛蓄電池的充放電過(guò)程：放電放電充電充電213)鉛蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析鉛蓄電池優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)

21、定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉價(jià)格低廉其它二次電池其它二次電池鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池離子蓄電池222 2、銀鋅蓄電池、銀鋅蓄電池 正極殼填充正極殼填充AgAg2 2O O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液金，電解質(zhì)溶液KOHKOH。反應(yīng)式為：。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 寫(xiě)出電極反應(yīng)式。寫(xiě)出電極反應(yīng)式。充電充電放電放電23銀銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放

22、電過(guò)程可以表示為：充電和放電過(guò)程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放電放電充電充電此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：負(fù)極：負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正極：正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-243 3、鎳鎘電池、鎳鎘電池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放電電充電充電負(fù)極材料：負(fù)極材料：CdCd；正極材料：正極材料：涂有涂有NiONiO2 2，電解質(zhì)：電解質(zhì)：KOHKOH溶液。溶液。反應(yīng)式如下

23、：反應(yīng)式如下：寫(xiě)出電極反應(yīng)式。寫(xiě)出電極反應(yīng)式。 特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。 25鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負(fù)極材料是由此可知，該電池的負(fù)極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電放電充電充電A. Cd （ A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：負(fù)極：負(fù)極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正極：正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-26大有發(fā)展前景的燃料電池大有發(fā)展前景的燃料

24、電池 燃料電池燃料電池是利用是利用氫氣、天然氣、甲醇?xì)錃狻⑻烊粴?、甲醇等燃等燃料與料與氧氣或空氣氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來(lái)的進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來(lái)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%80%，約為火力發(fā)，約為火力發(fā)電的電的2 2倍倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的多。燃料電池的噪聲噪聲及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于燃料電池發(fā)明于1919世紀(jì)世紀(jì)3030年代年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，

25、到末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代才開(kāi)始進(jìn)入年代才開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的實(shí)用階段。第一代燃料電池的 大致情況如下：大致情況如下： ( (三三) )燃料電池燃料電池27氫氧燃料電池工作原理氫氧燃料電池工作原理介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性負(fù)極負(fù)極正極正極中性中性負(fù)極負(fù)極 正極正極堿性堿性負(fù)極負(fù)極正極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2

26、8固體氫氧燃料電池固體氫氧燃料電池固體電解質(zhì)介質(zhì)固體電解質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 負(fù)極正極負(fù)極 正極2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 29它是以兩根金屬鉑片插入它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液溶液中作電極，又在兩中作電極，又在兩極上分別通入甲烷極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：和氧氣。電極反應(yīng)為：負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2K

27、OH = K2CO3 + 3 H2O甲烷新型燃料電池甲烷新型燃料電池分析溶液的分析溶液的pH變化。電解質(zhì)為變化。電解質(zhì)為KOH溶液溶液若用若用C2H6、CH3OH呢？呢？30C2H6燃料電池、電解質(zhì)為燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：CH3OH燃料電池、電解質(zhì)為燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：7O2+ 14H2O +28e-=28OH -2C2H6+ 36OH -28e-= 4CO32- + 24H2O2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O3O2+6H2O +12e-=

28、12OH -2CH3OH+ 16OH -12e-= 2CO32- + 12H2O2CH3OH+ 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6 H2O31C4H10、空氣、空氣燃料電池、電解質(zhì)為熔融燃料電池、電解質(zhì)為熔融K2CO3, 用稀土金屬材料作電極（具有催化作用）用稀土金屬材料作電極（具有催化作用）負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：13O2 +52e- + 26CO2 =26CO3 2-2C4H10 -52e- + 26CO32- = 34 CO2+ 10H2O2C4H10+ 13O2 = 8CO2 + 10 H2O32鋁鋁空氣燃料電池（海水）：空氣燃料電池（海水）：負(fù)極：

29、負(fù)極：正極：正極：電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：3O2 +12e- + 6H2O =12OH-4Al -12e- = 4Al3+4Al +3O2 +6H2O = 4Al(OH)3331.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；反應(yīng)制取氫氣；3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。三、原電池的主要應(yīng)用：三、原電池的主要應(yīng)用：5.解釋某些

30、化學(xué)現(xiàn)象解釋某些化學(xué)現(xiàn)象34(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例例1：下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是下列敘述中，可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2氣放出氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）(四四)原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：35(2)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例2 ：

31、下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：36(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應(yīng)用：原電池原理應(yīng)用：37例例4：下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后

32、腐蝕速片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由率由慢慢到到快快的順序是的順序是(4)(2)(1)(3)38例例5：原電池設(shè)計(jì)：原電池設(shè)計(jì)：1、用、用Zn、Fe、Al分別與分別與Ag或或Cu作兩極作兩極，NaCl作電解作電解質(zhì)溶液，試分析寫(xiě)出兩極反應(yīng)式質(zhì)溶液，試分析寫(xiě)出兩極反應(yīng)式2、鋁鎂、鋁鎂NaOH電池電池3、銅鐵濃、銅鐵濃HNO34、 試根據(jù)反應(yīng)：試根據(jù)反應(yīng)：Cu+2AgNO3=Cu(NO3)+2Ag設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)成原電池，畫(huà)出裝置圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。若成原電池，畫(huà)出裝置圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。若用到鹽橋，則鹽橋中電解質(zhì)可用用到鹽橋，則鹽橋中電解質(zhì)可用。5、 Fe+2Fe3+=3Fe2+, Cu+2Fe3+=

33、2Fe2+Cu2+6、 如何使反應(yīng)：如何使反應(yīng)：Cu+2H+=Cu2+ H2發(fā)生？發(fā)生？KNO3溶液溶液39例例7：在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是（在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是（ ）AHCl（aq）+NaOH（aq）NaCl(aq)+H2O（l） H0B4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3（s） H0C3Cu(s)+8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l) H0D2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(l)H I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- + +區(qū)：電解本身型區(qū)

34、：電解本身型 如如CuCl2+ +區(qū)：放氫生堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl+ +區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3+ +區(qū)：電解水型區(qū)：電解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+48電解電解類型類型 舉舉 例例 電極反應(yīng)電極反應(yīng) 溶液溶液pHpH變化變化 溶液復(fù)溶液復(fù)原方法原方法 物質(zhì)類別物質(zhì)類別 實(shí)例實(shí)例 水水電電解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4 強(qiáng)堿強(qiáng)堿NaOH NaOH 活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶質(zhì)質(zhì)電電解解無(wú)

35、氧酸無(wú)氧酸 HCl HCl 不活潑金屬不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽的無(wú)氧酸鹽 CuClCuCl2 2 溶質(zhì)和溶質(zhì)和水同時(shí)水同時(shí)電解電解活潑金屬的活潑金屬的無(wú)氧酸鹽無(wú)氧酸鹽 NaClNaCl 不活潑金屬不活潑金屬的含氧酸鹽的含氧酸鹽 CuSOCuSO4 4 3.3.電解質(zhì)溶液用電解質(zhì)溶液用惰性電極惰性電極電解的規(guī)律小結(jié)：電解的規(guī)律小結(jié)： 陽(yáng)極：陽(yáng)極：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O陰極：陰極：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2陽(yáng)極陽(yáng)極2Cl2Cl-2e-2e =Cl=Cl2 2陰極：陰極：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2陽(yáng)極陽(yáng)極2Cl2Cl-2e-2e-

36、=Cl=Cl2 2陰極：陰極：CuCu2+2+2e+2e=Cu=Cu陽(yáng)極陽(yáng)極2Cl2Cl-2e-2e = Cl = Cl2 2陰極：陰極：2H2H2 2O+2eO+2e=H=H2 2+2OH+2OH- - 陽(yáng)極：陽(yáng)極：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O陰極：陰極：2Cu2Cu2+2+4e+4e=2Cu=2Cu減小減小增大增大不變不變?cè)龃笤龃笤龃笤龃鬁p小減小H H2 2O OHClHClCuClCuCl2 2 HClHClCuOCuO49只放氫只放氫pHpH升；升；只放氧只放氧pH降；降；放氫放氧濃度增；放氫放氧濃度增；無(wú)氫無(wú)氧少本身。無(wú)氫無(wú)氧少本身。歌訣歌訣：50電

37、解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用1、鍍銅反應(yīng)原理、鍍銅反應(yīng)原理 陽(yáng)極陽(yáng)極(純銅純銅)：Cu-2e=Cu2+， 陰極陰極(鍍件鍍件)：Cu2+2e=Cu， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4 .2、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理 陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl-2e- =Cl2，陰極：，陰極：2H+2e- =H2 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+ Cl23、電解精煉反應(yīng)原理、電解精煉反應(yīng)原理(電解精煉銅電解精煉銅) 粗銅中含粗銅中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等等 陽(yáng)極陽(yáng)極(粗銅粗銅)：Cu-2e- = Cu2+， （Zn-2e- = Zn2+， Ni-2e- = N

38、i2+， Fe-2e- = Fe2+，等），等） 陰極陰極(精銅精銅)： Cu2+2e- =Cu， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4。 Zn2、Ni2等等 陽(yáng)離子得電子能力小于陽(yáng)離子得電子能力小于Cu2+而留在電解質(zhì)溶而留在電解質(zhì)溶液中。金屬活動(dòng)順序排在液中。金屬活動(dòng)順序排在Cu后的后的Ag、Pt、Au等失電子能力小于等失電子能力小于Cu，以金屬單質(zhì)沉積于陽(yáng)極，成為，以金屬單質(zhì)沉積于陽(yáng)極，成為“陽(yáng)極泥陽(yáng)極泥”。5108廣東廣東22（4）黃銅礦熔煉后得到的粗銅）黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請(qǐng)

39、簡(jiǎn)述粗銅電解得到步采用電解法精制。請(qǐng)簡(jiǎn)述粗銅電解得到精銅的原理：精銅的原理：。 以硫酸銅硫酸溶液為電解液。電解時(shí)，以硫酸銅硫酸溶液為電解液。電解時(shí)，粗銅（陽(yáng)極）中的銅以及比銅活潑的金屬失粗銅（陽(yáng)極）中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成解槽形成“陽(yáng)極泥陽(yáng)極泥”；溶液中的；溶液中的Cu2+得到電得到電子沉積在純銅（陰極）上。子沉積在純銅（陰極）上。52總結(jié)總結(jié):原電池、電解池、電鍍池的比較原電池、電解池、電鍍池的比較 *原電池原電池電解池電解池電鍍池電鍍池定義定義形成形成條件條件電極電極名稱名稱電極電極反應(yīng)反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電

40、化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。的裝置。應(yīng)用電解原理在某些應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。它金屬的裝置。活動(dòng)性不同兩電極活動(dòng)性不同兩電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極接直流電源電極插入電解質(zhì)溶液電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路鍍層金屬接電源正極鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金電鍍液須含有鍍層金屬的離子屬的離子負(fù)極：較活潑金屬；負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬或能導(dǎo)電的非金屬等等)陽(yáng)極：電源

41、正極相連陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陰極：鍍件負(fù)極：氧化反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)看看現(xiàn)代教育報(bào)現(xiàn)代教育報(bào) 評(píng)講習(xí)題評(píng)講習(xí)題53高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為應(yīng)為3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2F

42、e(OH)3 + 4KOH下列敘述下列敘述不正確不正確的是（的是（ ） A放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e +2OH= Zn(OH)2 B充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為： Fe(OH)3 3e + 5 OH = FeO42+ 4H2O C放電時(shí)每轉(zhuǎn)移放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有電子，正極有1mol K2FeO4 被氧化被氧化 D放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)24放電放電 例題例題1充電充電C54 放電時(shí)為原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)為電放電時(shí)為原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)為電解池，陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)。解池，陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)。 結(jié)合電極總反應(yīng)式可判斷結(jié)合電極總反應(yīng)式可判斷A、B正確；正確； 放電時(shí)每轉(zhuǎn)移放電時(shí)每轉(zhuǎn)