《原電池》選修4)1)

1、 第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 原原 電電 池池 學(xué)習(xí)目標：體驗化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的探學(xué)習(xí)目標：體驗化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的探究過程；究過程； 了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件；條件； 能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式. .2022年年6月月18日星期六日星期六原電池原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 17801780年，意大利生物學(xué)家伽伐尼用金年，意大利生物學(xué)家伽伐尼用金屬解剖刀觸動放在銅盤上的青蛙時，屬解剖刀觸動放在銅盤上的青蛙時，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。他做已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。他做了幾

2、個實驗，了幾個實驗， 1791年，伽伐尼發(fā)表了年，伽伐尼發(fā)表了論論肌肉中的肌肉中的生物電生物電論文，引起廣泛關(guān)注。論文，引起廣泛關(guān)注。 善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，提出了疑問提出了疑問,伏打用實驗推翻了伽伏打用實驗推翻了伽伐尼的伐尼的肌肉中的肌肉中的生物電生物電結(jié)論結(jié)論 在在1799年，意大年，意大利的物理學(xué)家利的物理學(xué)家伏打伏打發(fā)發(fā)明了世界上第一個電明了世界上第一個電池池伏打電池，即原伏打電池，即原電池。電池。 為紀念他的偉大成為紀念他的偉大成就，科學(xué)界將他的姓就，科學(xué)界將他的姓簡化成簡化成Volt（伏特伏特），），作為電壓單位的命名。作為電壓單位的命名。（伏

3、打電池示意圖）（伏打電池示意圖）意大利科學(xué)家意大利科學(xué)家亞歷山德羅亞歷山德羅. .伏打伏打(Alessandro Volta)(Alessandro Volta)（即原電池） 伏打電池的發(fā)明源于一個有趣的生物實驗：伏打電池的發(fā)明源于一個有趣的生物實驗：你知道其中的奧秘嗎？你知道其中的奧秘嗎？開開 題題實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：鋅片上有氣泡產(chǎn)生鋅片上有氣泡產(chǎn)生而銅片上沒有而銅片上沒有活動與探究活動與探究【實驗一實驗一】:將鋅片、銅片插入稀硫酸，有何現(xiàn)象？將鋅片、銅片插入稀硫酸，有何現(xiàn)象？實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：電流計指針發(fā)生轉(zhuǎn)，電流計指針發(fā)生轉(zhuǎn)，Cu片上有氣泡產(chǎn)生片上有氣泡產(chǎn)生鋅片逐漸溶解鋅片逐漸溶解實驗

4、二：將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接并串聯(lián)一個電流計，插入硫酸溶液中，問題一問題一：為什么在同一稀硫酸中，鋅片為什么在同一稀硫酸中，鋅片表面有氣泡，而銅片表面上卻沒有呢？表面有氣泡，而銅片表面上卻沒有呢？ 問題二問題二：當鋅片和銅片用導(dǎo)線相連當鋅片和銅片用導(dǎo)線相連插入同一插入同一稀硫酸稀硫酸，為什么銅片表面會有氣泡冒出呢？，為什么銅片表面會有氣泡冒出呢？ 思考與討論思考與討論 1.1.銅片上的氣體是什么？銅片上的氣體是什么？ 2.2.氫元素原來以什么形式存在？氫元素原來以什么形式存在？4. 4. 電子從何而來？電子從何而來？3. 3. 從電子得失角度分析從電子得失角度分析2H2H+ +2e- H H2

5、2 ？H H2 2化合態(tài)化合態(tài)Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2還原劑還原劑(Zn)失去失去電子，發(fā)生氧化電子，發(fā)生氧化反應(yīng)反應(yīng)氧化劑氧化劑(H+)在銅在銅極上得到電子，極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去還原劑失去的電子從鋅的電子從鋅極流出極流出流入銅極流入銅極經(jīng)外電路經(jīng)外電路Zn2+H+SO42- 分析與理解分析與理解定義：定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一：認識原電池一：認識原電池電子鋅片：鋅片：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）銅片：銅片：2H+2e-=H2 （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）原電池的正負極的規(guī)定原電池的正負極的規(guī)定負極：負極：電子

6、流出的一極電子流出的一極正極：正極：電子流入的一極電子流入的一極正極（Cu） 負極（Zn）電流電流電子電子CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+燈泡燈泡負極正極電極反應(yīng)電極反應(yīng)2H+2e=H2 負極：負極：Zn2e=Zn2+正極：正極：原原電電池池氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧氧化化還還原原反反應(yīng)應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(離子方程式離子方程式)失去電子失去電子得到電子得到電子Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化學(xué)方程式化學(xué)方程式)【問題問題】CuZn-溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？溶液中陰陽離子分別向哪一個電極運動？Zn2+Z

7、n2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-負極負極正極正極靜電作用靜電作用【問題問題】CuZn-為什么為什么H+在銅片上得到電子？在銅片上得到電子？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+負極負極正極正極靜電靜電斥力斥力靜電靜電引力引力CuZn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)負極負極正極正極電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陽離子陽離子失去電子失去電子溶液中陽離子溶液中陽離子得到電子得到電子陰離子陰離子正極正極負極負極SO42-二二 原電池工作原理原電池工作原理

8、較活潑金屬較活潑金屬不活潑金屬或石墨不活潑金屬或石墨把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行，電子的轉(zhuǎn)移通過導(dǎo)線傳遞，域進行，電子的轉(zhuǎn)移通過導(dǎo)線傳遞，獲得電流。獲得電流。 鋅片不斷溶解鋅片不斷溶解有氣泡生成有氣泡生成三三 原電池的正負極的判斷方法原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動（根據(jù)電子流動方向方向）電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負極負極正極正極 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負極負極正極正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

9、應(yīng)負極負極正極正極發(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)生還原反應(yīng)的極 根據(jù)電極現(xiàn)象：根據(jù)電極現(xiàn)象：有氣泡冒出或增重和減重有氣泡冒出或增重和減重 根據(jù)電解質(zhì)陰陽離子移動方向：根據(jù)電解質(zhì)陰陽離子移動方向： 有氣泡冒出或增重的電極有氣泡冒出或增重的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極正極正極負極負極陽離子移向正極，陰離子移向負極陽離子移向正極，陰離子移向負極（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個電極活潑性不同的兩個電極負極：較活潑的金屬負極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨

10、等判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？判斷下列哪些裝置能構(gòu)成原電池。為什么？形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路組成原電池的條件組成原電池的條件 （1）有兩種活動性不同的金屬（或）有兩種活動性不同的金屬（或一一 種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。作電極。 （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)進行氧化還能自發(fā)進行氧化還 原反應(yīng)。原反應(yīng)。1. 在如下圖所示的在

11、如下圖所示的8 8個裝置中，屬于原電池的有個裝置中，屬于原電池的有 . . e課堂練習(xí)課堂練習(xí): :(3)(4)(5)(6)(2)(1) H2SO4 (aq)ZnFeA A CuSO4 (aq)ZnZnCuSO4 (aq)A ZnCuA H2SO4 (aq)ZnCA 酒精酒精ZnCuZnCuCuSO4 (aq)H2SO4 (aq)A (7)NaCl溶液溶液 A ZnCuCuSO4 (aq)Zn+CuSOZn+CuSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+Cu, Zn+Cu+Cu, Zn+Cu2+ 2+ =Zn=Zn2+ 2+ +Cu+Cu負極負極Zn2e=Zn2+氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)鋅片不斷溶解鋅片不

12、斷溶解 正極正極 Cu Cu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 增重增重CuFe 稀硫酸稀硫酸鞏固鞏固練習(xí)練習(xí)1（1）說明反應(yīng)的現(xiàn)象）說明反應(yīng)的現(xiàn)象:（2）判斷正負極）判斷正負極（3）寫出電極反應(yīng)式）寫出電極反應(yīng)式（4）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。）寫出總反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式。銅片上產(chǎn)生銅片上產(chǎn)生H2正極正極:Cu 負極負極:Fe負極負極 （Fe ）：）：Fe-2e-=Fe2+正極正極 (Cu): 2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2（1）將反應(yīng)將反應(yīng):2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計成原設(shè)計成原電池。電

13、池。（2）判斷正負極并寫出電極反應(yīng)。）判斷正負極并寫出電極反應(yīng)。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液負極（鐵）：負極（鐵）：Fe2e=Fe2+正極（石墨）：正極（石墨）：2Fe3+ + 2e=3Fe2+請根據(jù)氧化還原反應(yīng)請根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計成原電池。設(shè)計成原電池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?負極：負極：正極：正極：電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等試畫出原電池的裝置簡圖。試畫出原電池的裝置簡圖。Cu

14、Zn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)負極負極正極正極電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流陽離子陽離子失去電子失去電子溶液中陽離子溶液中陽離子得到電子得到電子陰離子陰離子正極正極負極負極SO42-3、原電池工作原理、原電池工作原理較活潑金屬較活潑金屬不活潑金屬或石墨不活潑金屬或石墨把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)把氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開在不同區(qū)域進行，獲得電流。域進行，獲得電流。 提出問題：提出問題： 右圖是原電池，如果用它右圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減且時間稍長電

15、流就很快減弱，因此不適合實際應(yīng)用弱，因此不適合實際應(yīng)用。硫酸銅溶液硫酸銅溶液這是什么原因造成的呢？有沒有什么改這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施？進措施？造成的主要原因造成的主要原因：由于鋅片與硫酸銅溶液由于鋅片與硫酸銅溶液直接直接接觸，在不使用接觸，在不使用時，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面時，難以避免溶液中有銅離子在鋅片表面直直接接還原，一旦有少量的銅在鋅片表面還原，一旦有少量的銅在鋅片表面析出，即在負極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，析出，即在負極（鋅）表面也構(gòu)成了原電池，加速銅在負極鋅表面析出，致使向外輸出的加速銅在負極鋅表面析出，致使向外輸出的電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后

16、，電流強度減弱。當鋅片表面完全被銅覆蓋后，不在構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。不在構(gòu)成原電池了，也就沒有電流在產(chǎn)生。有什么改進措施？有什么改進措施？ 對鋅銅原電對鋅銅原電 池工作原理的進一步探究池工作原理的進一步探究上面的上面的7號裝置，怎樣才號裝置，怎樣才能形成原電池呢？能形成原電池呢？為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計如下圖（書P71圖圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？的工作原理嗎？鹽橋中通常裝有含瓊膠鹽橋中通常裝有含瓊膠的的KClKCl飽和溶液飽和溶液此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長時間放電時間放電工作

17、原理工作原理外電路外電路：Zn失去電子沿導(dǎo)線通過電流表進入失去電子沿導(dǎo)線通過電流表進入 銅片銅片內(nèi)電路內(nèi)電路： Zn原子失去電子成為原子失去電子成為Zn2+進入溶液，使進入溶液，使ZnSO4溶液因溶液因Zn2+增加而帶正電，鹽橋中增加而帶正電，鹽橋中的的Cl-會移向會移向ZnSO4溶液；同時溶液；同時Cu2+獲得電獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使子成為金屬沉淀在銅片上，使CuSO4溶液溶液因因SO42-相對增加而帶負電，鹽橋中的相對增加而帶負電，鹽橋中的K+移移向向CuSO4溶液，從而形成閉合回路。溶液，從而形成閉合回路。 取出鹽橋取出鹽橋 Zn原子失去電子成為原子失去電子成為Zn2+進入溶進

18、入溶液，使液，使ZnSO4溶液因溶液因Zn2+增加而帶增加而帶正電；同時正電；同時Cu2+獲得電子成為金屬獲得電子成為金屬沉淀在銅片上，使沉淀在銅片上，使CuSO4溶液因溶液因SO42相對增加而帶負電，這兩種相對增加而帶負電，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成不產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。，造成不產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。 由于由于鹽橋（如鹽橋（如KClKCl）的存在）的存在，其中，其中陰離子陰離子ClCl- -移移向向ZnSOZnSO4 4溶液，陽離子溶液，陽離子K K+ +移移向向CuSOCuSO4 4溶液，分別中和過剩的電荷，溶液，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因

19、而放電作用不保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，從而原電池不斷產(chǎn)生電間斷地進行，從而原電池不斷產(chǎn)生電流。流。若電解質(zhì)溶液與若電解質(zhì)溶液與KClKCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作鹽橋。作鹽橋。上述原電池裝置上述原電池裝置:寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該寫出其中負極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。電池的總反應(yīng)方程式。負極（鋅片）：負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（銅片）：正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)（電池反應(yīng)

20、（總化學(xué)方程式總化學(xué)方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 電池符號電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極負極 鹽橋鹽橋 正極正極1.1.組成組成兩個半電池兩個半電池, ,左左右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶右兩個燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)液應(yīng) 與電極材料具有相同的與電極材料具有相同的陽陽離子離子。鹽橋的作用鹽橋的作用讓溶液始終保持電中性讓溶液始終保持電中性代替兩溶液直接接觸代替兩溶液直接接觸使兩個燒杯中的溶液連成使兩個燒杯中的溶液連成一個通路一個通路鹽橋：鹽橋：飽和飽和 KCl KCl 溶液溶液( (以瓊以瓊 膠制作成凍膠膠制作成凍膠) )原電池原電池1.制作各種實用電池制

21、作各種實用電池2.判斷金屬活動性判斷金屬活動性3.判斷反應(yīng)速率判斷反應(yīng)速率4.金屬腐蝕與防護金屬腐蝕與防護 【思考思考】 有下列材料：有下列材料： ZnZn片、片、CuCu片、片、導(dǎo)線、西紅柿（或其它水果）導(dǎo)線、西紅柿（或其它水果）, ,根據(jù)構(gòu)根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，請大家推斷一下能否成原電池的條件，請大家推斷一下能否組成原電池？組成原電池？（1）將反應(yīng)將反應(yīng):2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計成原設(shè)計成原電池。電池。（2）判斷正負極并寫出電極反應(yīng)。）判斷正負極并寫出電極反應(yīng)。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液負極（鐵）：負極（鐵）：Fe2e=Fe2+正極（石墨）：正極（石墨）：2Fe3+ + 2

22、e=3Fe2+請根據(jù)氧化還原反應(yīng)請根據(jù)氧化還原反應(yīng) :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設(shè)計成原電池。設(shè)計成原電池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?負極：負極：正極：正極：電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活潑的金屬或石墨不活潑的金屬或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是若是采用燒杯和鹽橋裝置圖，采用的電解質(zhì)溶液又是什么？試畫出原電池的裝置簡圖。什么？試畫出原電池的裝置簡圖。1.把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相

23、連組成原電池。若用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連相連時，時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B原電池原理知識小結(jié)原電池原理知識小結(jié)一：原電池的原理1概念：化學(xué)能概念：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置 2、原電池的正負極判斷、原電池的正負極判斷負極：負極：電子流出的一極，一般是較活潑的金

24、屬電子流出的一極，一般是較活潑的金屬正極：正極：電子流入的一極，不活潑的金屬或會電子流入的一極，不活潑的金屬或會 導(dǎo)電的非金屬材料導(dǎo)電的非金屬材料先決條件：必須能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，才考慮下面的先決條件：必須能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，才考慮下面的 條件條件兩種兩種不同不同的金屬的金屬 （或一種金屬與（或一種金屬與石墨石墨）作電極）作電極用用導(dǎo)線導(dǎo)線相連（或相連（或直接接觸直接接觸）插入插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液里，形成里，形成閉合閉合回路回路金屬能與電解質(zhì)溶液自動發(fā)生金屬能與電解質(zhì)溶液自動發(fā)生氧化還原氧化還原反應(yīng)反應(yīng)干電池干電池紐扣電池紐扣電池鋰電池鋰電池知識點知識點1：化學(xué)電池：化學(xué)電池1)概念概念:

25、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)點優(yōu)點:4)電池優(yōu)劣的判斷標準電池優(yōu)劣的判斷標準: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?？梢灾瞥筛鞣N形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，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。使用方便。易維護，可在各種環(huán)境下工作。易維護，可在各種環(huán)境下工作。比能量比能量符號符號(Wh/kg)，(Wh/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

26、單位體積所能輸出電能的多少比功率比功率符號是符號是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存時間的長短電池的儲存時間的長短1 1、干電池、干電池( (普通鋅錳電池）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極，位于中央的頂蓋有負極，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，還和淀粉作電解質(zhì)溶液，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)生極化現(xiàn)象。電極

27、總的反應(yīng)式為：防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O一、一、 一次電池一次電池寫出寫出鋅錳干電池鋅錳干電池的電極反應(yīng)方程式。的電極反應(yīng)方程式。負極負極正極正極總反應(yīng)總反應(yīng)通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正通常我們可以通過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？常供電了？_我們在使用干電我們在使用干電池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，請推測可能是干電池中的什池的過程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，

28、請推測可能是干電池中的什么成分起了作用？么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O鋅筒變軟，電池表面變得不平整鋅筒變軟，電池表面變得不平整MnO2 ZnCl2Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。2、堿性鋅、堿性鋅-錳干電池錳干電池KOHKOH負極：負極：( (- -) ) Zn ZnZ

29、n - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2正極：正極：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴優(yōu)點：優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流 和連續(xù)放電和連續(xù)放電電池總反應(yīng)：電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ( (+ +) )MnOMnO2 23.鋅銀鈕扣電池鋅銀鈕扣電池正極：正極：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH負極：負極：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn+Ag2O

30、 + H2O =Zn(OH)2+2Ag電極分別為電極分別為Ag2O和和Zn電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOH鉛蓄電池、鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池鎳氫電池、鋰離子電池1.鉛蓄電池鉛蓄電池1)正負極材料正負極材料正極：正極：PbO2負極：負極：Pb2)工作機制工作機制電解質(zhì)：電解質(zhì)：H2SO4溶液溶液鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個過程和充電兩個過程二、二次電池二、二次電池放電過程總反應(yīng)：放電過程總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) -2e- + SO42

31、- =PbSO4 (s)正極：正極：PbO2(s) +2e- + 4H+SO42- =PbSO4 (s) +2H2O 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負極：負極：放電過程放電過程鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的鉛蓄電池充電的反應(yīng)則是上述反應(yīng)的逆過程逆過程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)(2)充電過程充電過程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負極：負極：正極：正極：PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42- 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)接電源負極接電源負極接電源正極接電源正極充電過

32、程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：放電放電充電充電負接負負接負正接正正接正3)優(yōu)缺點簡析優(yōu)缺點簡析缺點：缺點：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：優(yōu)點：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)定、使用方便、安全可靠、價格低廉價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2 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

33、，負極蓋填充鋅汞合和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，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 寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。充電充電放電放電銀銀-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，它的充電和放電過程可以表示為：充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放電放電充電充電此電池放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（此電池放電時，負極上發(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)：

34、電極反應(yīng)：負極：負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正極：正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-3 3、鎘鎳電池、鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放電電充電充電負極材料：負極材料：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：反應(yīng)式如下：寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。鎳鎳鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負極材料是由此可知，該電池的負極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電放電充電充電A. Cd

35、（ A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：負極：負極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正極：正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-大有發(fā)展前景的燃料電池大有發(fā)展前景的燃料電池 燃料電池燃料電池是利用是利用氫氣、天然氣、甲醇氫氣、天然氣、甲醇等燃等燃料與料與氧氣或空氣氧氣或空氣進行電化學(xué)反應(yīng)時釋放出來的進行電化學(xué)反應(yīng)時釋放出來的化學(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)化率可達近料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達近80%80%，約為火力發(fā)，約為火力發(fā)電的電的2 2倍倍。

36、這是因為火力發(fā)電中放出的廢熱太。這是因為火力發(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世紀世紀3030年代年代末，經(jīng)反復(fù)試驗、改進，到末，經(jīng)反復(fù)試驗、改進，到2020世紀世紀6060年代才開始進入年代才開始進入實用階段。第一代燃料電池的實用階段。第一代燃料電池的 大致情況如下：大致情況如下： ( (三三) )燃料電池燃料電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池電極電極: Pt制作的惰性電極制作的惰性電極,一個催化一個催化轉(zhuǎn)化元件轉(zhuǎn)化元件電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: KOH溶液溶液負極負極

37、: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正極正極: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應(yīng)總反應(yīng)：2H2+ O22H2O拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？思考思考: :負極：負極：2H2 - 4e- 4H+正極正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O新型燃料電池新型燃料電池(氫氧燃料電池氫氧燃料電池/ /甲烷電池甲烷電池/ /煤氣電池煤氣電池/ /海水海水- -空氣電池空氣電池) )燃燃 料料 電電 池池介質(zhì)電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性負極正極中性負極 正極堿性負極正極2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H

38、+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-固體燃料電池固體燃料電池介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 負負極極正正極極負負極極 正正極極2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 1991年，我國首創(chuàng)，用作海上標志燈。以海水為年，我國首創(chuàng)，用作海上標志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)電流。電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化

39、而產(chǎn)電流。 負極：負極：4A1-12e- 4A13+ 正極：正極：3O2+6H2O+12e- 12OH- 電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 這種海水電池比這種海水電池比“干電池干電池”的能量高的能量高2050倍。倍。甲烷甲烷-氧燃料電池氧燃料電池 該電池用金屬鉑片插入該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣: 負極：負極：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正極：正極：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2K

40、OH K2CO3+3H2O熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用而受到重視，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，鹽混合物作電解質(zhì)，COCO為陽極燃氣，空氣為陽極燃氣，空氣與與COCO2 2的混合氣為陰極燃氣，制得在的混合氣為陰極燃氣，制得在6565下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：式：負極反應(yīng)式：負極反應(yīng)式：2CO+4e+2CO2CO+4e+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：O2+4e-+2CO

41、2=2CO32-2CO+O2=2CO2小結(jié)小結(jié):燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，氫氧燃料電池燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率很高，氫氧燃料電池 除能量轉(zhuǎn)化率除能量轉(zhuǎn)化率 高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。高外還可持續(xù)使用，不污染環(huán)境。一般的可燃物均可與一般的可燃物均可與O2組成燃料電池組成燃料電池，如，如H2、CO、CH4、乙醇等。乙醇等。燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性介質(zhì)作電燃料電池一般以堿性介質(zhì)作電解液，也可用酸性介質(zhì)作電 解液，二者電極上應(yīng)式是有區(qū)別的解液，二者電極上應(yīng)式是有區(qū)別的。如如甲烷甲烷-氧燃料電池氧燃料電池在在酸性介質(zhì)中的電極反應(yīng)酸性介質(zhì)中的電極反應(yīng)為：為： 負極：負極：CH4 + 2H

42、2O - 8e- CO2 + 8H+ 正極：正極：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為：CH4 + 2O2 CO2+2H2O五五.原電池的應(yīng)用原電池的應(yīng)用(1)制作干電池、蓄電池、高能電池等。制作干電池、蓄電池、高能電池等。例例1.選擇適宜的材料和試劑設(shè)計一個原電池選擇適宜的材料和試劑設(shè)計一個原電池,以便以便完成下列反應(yīng)完成下列反應(yīng):FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 畫出原電池的示意圖并畫出原電池的示意圖并寫出電極反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式.石墨石墨CuFeCl3溶液溶液負極（銅）：負極（銅）：Cu2e=Cu2+正極（石墨）：正極（石墨）：2Fe3+ + 2e

43、=3Fe2+(2)比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。例例2.下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是是C.將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；將甲乙作電極組成原電池時甲是負極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有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.同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強；（C）(3)比較反應(yīng)速率比較反應(yīng)速率例例3.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C.粗鋅和

44、粗鋅和 1mol/L 硫酸；硫酸；A.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；D.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 ）(4)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例4.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)(5)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化例例6.在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃度為溶液的濃度為0.125mol/L , 若工作一段時間后，從裝置中共收集到若工作一段時間后，從裝置中

45、共收集到 0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為_ mol,溶液的溶液的pH值為值為_？（溶液體積變化忽略不計）？（溶液體積變化忽略不計）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根據(jù)電極反應(yīng)：根據(jù)電極反應(yīng)：正極：正極：負極：負極：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH24 -lg3.750.015六六.金屬的腐蝕和防護金屬的腐蝕和防護(1)判斷下列

46、裝置是否為原電池？若是，判斷下列裝置是否為原電池？若是， 指出電極指出電極名稱并寫出電極反應(yīng)式。名稱并寫出電極反應(yīng)式。(2)若將若將Fe棒棒C棒粉碎摻在一起制成一光亮的棒粉碎摻在一起制成一光亮的FeC合金棒，插在合金棒，插在HCl里，則是否構(gòu)成了原電池？里，則是否構(gòu)成了原電池？若是，電極反應(yīng)是什么？長期放置，鐵棒表面會若是，電極反應(yīng)是什么？長期放置，鐵棒表面會有什么變化？有什么變化？(4)鋼鐵腐蝕的本質(zhì)是什么？什么是鋼鐵的析氫腐鋼鐵腐蝕的本質(zhì)是什么？什么是鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕？為什么常以后者為主？蝕和吸氧腐蝕？為什么常以后者為主？(5)生產(chǎn)上常采取哪些金屬防腐措施？生產(chǎn)上常采取哪些金屬防腐

47、措施？(3)鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕鋼鐵及其制品通常為含碳的鐵合金，若在潮濕的環(huán)境里或濃度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹的環(huán)境里或濃度較大的環(huán)境里長期放置，常易生銹變紅，原因是什么？變紅，原因是什么？鋼鐵表面鋼鐵表面形成的微小形成的微小原電池原電池示意圖示意圖鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖知識總結(jié)知識總結(jié)1、2、金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）. 金屬腐蝕金屬腐蝕金屬原子金屬原子金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬腐蝕

48、的本質(zhì)：3、金屬腐蝕：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)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)（氧化反應(yīng)（氧化還原）而腐蝕損耗的過程。還原）而腐蝕損耗的過程。4.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 電極反應(yīng)電極反應(yīng)負極負極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極正極C(+)2H+2

49、e=H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系鋼鐵腐蝕的防護：鋼鐵腐蝕的防護：例例6：改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進鋼等金屬加進鋼里制成合金鋼。里制成合金鋼。A.C. 銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；銅的金屬活動性比氫小，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；它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；2000年年5月，保利集團在香港拍賣會上花費月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下