四川省大附中成都為明學校高中化學選修四電化學復習課件

四川省大附中成都為明學校高中化學選修四電化學復習課件匯報人：XX2024-01-13XXREPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE電化學基礎知識回顧原電池類型及其工作原理電解原理及應用舉例金屬腐蝕與防護方法探討新型電池技術前沿動態(tài)介紹實驗操作規(guī)范及安全注意事項XXPART01電化學基礎知識回顧電化學是研究電和化學反應相互關系的科學，涉及電能和化學能之間的轉換以及利用這些轉換過程。電化學的發(fā)展歷程經(jīng)歷了從伏打電池、丹尼爾電池等早期原電池的發(fā)現(xiàn)，到法拉第電解定律的提出，再到現(xiàn)代電化學理論體系的建立與完善。電化學定義及發(fā)展歷程發(fā)展歷程電化學定義原電池原理原電池是一種將化學能轉換為電能的裝置。在原電池中，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，電子通過外電路從負極流向正極，從而產(chǎn)生電流。電解池原理電解池是一種利用電能驅動化學反應的裝置。在電解池中，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，通過外加電源提供電子，使得離子在電極上得失電子，從而實現(xiàn)電解過程。原電池與電解池原理離子導體是指能夠傳導離子的物質。在電化學中，離子導體通常指電解質溶液或固態(tài)電解質，它們能夠允許離子在其內(nèi)部遷移并傳遞電荷。離子導體電子導體是指能夠傳導電子的物質。在電化學中，電子導體通常指金屬或半導體材料，它們能夠允許電子在其內(nèi)部自由移動并形成電流。電子導體離子導體與電子導體概念銅鋅原電池反應01正極：2H++2e-→H2↑；負極：Zn-2e-→Zn2+；總反應：Zn+2H+→Zn2++H2↑鉛蓄電池反應02正極：PbO2+2e-+SO42-+4H+→PbSO4+2H2O；負極：Pb-2e-+SO42-→PbSO4；總反應：Pb+PbO2+2H2SO4→2PbSO4+2H2O氫氧燃料電池反應（堿性電解質）03正極：O2+2H2O+4e-→4OH-；負極：2H2-4e-→4H+；總反應：2H2+O2→2H2O典型電化學反應方程式PART02原電池類型及其工作原理干電池是一種化學電源，其內(nèi)部包含負極（通常是鋅）和正極（通常是二氧化錳），以及電解質（如氯化銨或氫氧化鉀）。當電池連接到電路中時，負極的鋅與電解質中的銨離子或氫氧根離子發(fā)生化學反應，釋放出電子并通過外部電路流向正極，從而產(chǎn)生電流。原理常見的干電池有堿性電池、碳性電池等。堿性電池具有更高的能量密度和更長的使用壽命，而碳性電池則成本較低。種類干電池原理鉛蓄電池由兩個電極（鉛負極和二氧化鉛正極）以及硫酸電解質組成。在放電過程中，鉛負極與硫酸反應生成硫酸鉛和水，同時二氧化鉛正極也與硫酸反應生成硫酸鉛、水和氧氣。充電時，這些反應逆向進行，使電池得以恢復其原始狀態(tài)。應用鉛蓄電池廣泛應用于汽車、摩托車等交通工具的啟動、照明和點火系統(tǒng)，以及不間斷電源、太陽能儲能等領域。鉛蓄電池原理鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間的移動來工作。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。優(yōu)點鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低、無記憶效應、環(huán)保等優(yōu)點。鋰離子電池燃料電池燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲醇等）和氧化劑（如氧氣）中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。其核心部件是電解質膜，它只允許氫離子通過。燃料在陽極被氧化，釋放出電子并通過外部電路流向陰極；氧化劑在陰極接受電子并與氫離子結合生成水。原理根據(jù)電解質的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）等。種類PART03電解原理及應用舉例水在通電條件下分解生成氫氣和氧氣，陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣。電解水原理電解水制氫氣和氧氣是電解原理的重要應用之一，氫氣可用于合成氨、石油加氫等工業(yè)領域，氧氣可用于醫(yī)療、冶金等領域。電解水應用電解水制氫氣和氧氣氯堿工業(yè)中電解食鹽水氯堿工業(yè)原理通過電解食鹽水得到氯氣、氫氣和氫氧化鈉，陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉。氯堿工業(yè)應用氯氣可用于合成氯化物、消毒等領域，氫氣可用于合成氨等工業(yè)領域，氫氧化鈉是一種重要的化工原料。VS通過電解熔融的氧化鋁得到鋁和氧氣，陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生鋁。鋁土礦提純應用鋁是一種重要的金屬，廣泛應用于航空、建筑、汽車等領域。提純鋁土礦是獲取鋁的重要步驟之一。鋁土礦提純原理鋁土礦提純和冶煉鋁利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。電鍍電冶金電池利用電解原理從礦石或其他含金屬化合物中提煉金屬的過程。將化學能轉化成電能的裝置，也是利用電解原理工作的。030201其他重要應用PART04金屬腐蝕與防護方法探討金屬在環(huán)境介質（如水、空氣、酸、堿、鹽等）作用下，發(fā)生化學或電化學反應，導致金屬性質發(fā)生變化，如生銹、變色、變形等。金屬腐蝕不僅損害金屬材料的外觀和性能，縮短使用壽命，還會造成資源浪費和環(huán)境污染。例如，鋼鐵腐蝕會導致橋梁、建筑等結構安全性能下降，甚至引發(fā)事故。金屬腐蝕現(xiàn)象危害金屬腐蝕現(xiàn)象和危害金屬與介質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。如金屬在干燥空氣中的氧化、在酸或堿溶液中的溶解等?；瘜W腐蝕金屬與電解質溶液接觸時，因形成原電池而發(fā)生的腐蝕。其機理包括陽極氧化和陰極還原兩個過程，導致金屬逐漸溶解。如鋼鐵在潮濕空氣中的銹蝕。電化學腐蝕金屬腐蝕類型及機理分析涂層保護在金屬表面涂覆一層耐腐蝕的涂層，將金屬與介質隔離，從而防止腐蝕。常用的涂層材料包括油漆、塑料、橡膠等。陰極保護通過外加電流使金屬成為陰極，從而抑制金屬的陽極溶解過程，達到防腐的目的。陰極保護廣泛應用于埋地管道、船舶、橋梁等鋼結構的防腐。防護方法：涂層、陰極保護等在鋼鐵表面涂覆防銹漆或鍍鋅等涂層，以防止鋼鐵與水和氧氣接觸，從而減緩銹蝕過程。涂層防護對于埋地鋼管等難以涂層的鋼鐵結構，可采用陰極保護措施，如外加電流陰極保護或犧牲陽極保護等。陰極保護降低環(huán)境濕度、減少酸堿鹽等腐蝕性介質的濃度，也可以有效減緩鋼鐵的銹蝕過程?？刂骗h(huán)境實例分析：鋼鐵防腐措施PART05新型電池技術前沿動態(tài)介紹

超級電容器儲能技術高能量密度超級電容器通過電極表面的離子吸附和脫附實現(xiàn)電荷儲存，具有極高的能量密度，是傳統(tǒng)電池的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。快速充放電超級電容器具有極高的充放電速率，可以在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)完成充電或放電過程，適用于需要快速響應的應用場景。長壽命由于充放電過程中沒有化學反應，超級電容器的壽命比傳統(tǒng)電池更長，可循環(huán)使用次數(shù)更多。高轉換效率隨著技術的不斷進步，太陽能電池的轉換效率不斷提高，目前商業(yè)化的硅基太陽能電池轉換效率已達到20%以上。光電效應太陽能電池利用光電效應將光能轉換為電能，具有清潔、可再生、無噪音等優(yōu)點。多樣化應用太陽能電池可應用于太陽能發(fā)電站、太陽能熱水器、太陽能路燈、太陽能汽車等多個領域。太陽能電池光伏轉換技術高效能燃料電池汽車的能量轉換效率遠高于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，且運行平穩(wěn)、噪音低。基礎設施建設隨著燃料電池技術的不斷成熟和商業(yè)化進程的加速，氫氣儲存、運輸和加注等基礎設施建設也在不斷完善。環(huán)保性燃料電池汽車以氫氣為燃料，通過化學反應產(chǎn)生電能驅動汽車行駛，排放物只有水，具有極高的環(huán)保性。燃料電池汽車發(fā)展趨勢123固態(tài)電池采用固態(tài)電解質代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質，具有更高的能量密度和安全性，是未來電池技術的重要發(fā)展方向。固態(tài)電池鋰硫電池以硫為正極材料，鋰為負極材料，具有極高的理論能量密度和低成本潛力，但目前仍存在一些技術挑戰(zhàn)需要克服。鋰硫電池鈉離子電池以鈉為電荷載體，具有資源豐富、成本低廉等優(yōu)點，是未來大規(guī)模儲能領域的重要候選技術之一。鈉離子電池未來新型電池技術展望PART06實驗操作規(guī)范及安全注意事項確保進入實驗室的人員都經(jīng)過安全培訓，了解實驗室規(guī)章制度。實驗室準入制度檢查實驗室的通風、消防、急救等設施是否完備，確保在緊急情況下能夠及時采取措施。安全防護設施嚴格遵守實驗操作規(guī)范，禁止私自更改實驗步驟或試劑用量，確保實驗過程的安全可控。實驗操作規(guī)范實驗室安全規(guī)章制度遵守情況檢查熟悉儀器設備的操作方法和注意事項，按照操作規(guī)程正確使用，避免損壞或造成危險。儀器設備使用了解試劑藥品的性質和用途，按照實驗要求正確使用，注意分類存放和標識清晰。試劑藥品使用實驗產(chǎn)生的廢棄物應按照環(huán)保要求進行分類收集和處理，避免對環(huán)境造成污染。廢棄物處理正確使用儀器設備和試劑藥品方法指導03環(huán)保要求傳達國家和學校對環(huán)保的要求和政策，提高學生的環(huán)保意識，促進實驗室的綠色發(fā)展。01廢棄物分類將實驗廢棄物按照有害、無害、可回收等類別進行分類收集。02處理方法根據(jù)廢棄物的性質和類別，選擇適當?shù)奶幚矸椒ǎ缁厥?、中和、焚燒等。廢