化学能与电能课件

第二节 化学能与电能,第 三 课 时,二、发展中的化学电源,化学电池,一次性电池：如干电池,二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等,燃料电池：氢氧燃料电池,(1)干电池的构造是什么样的? (2)干电池的负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么? (3)干电池使用久了会发生什么现象?,思考题,1、干电池结构及电极反应原理,负极：Zn 2e- = Zn2+,正极：2NH4+ 2e- = 2NH3+H2,干电池结构及电极反应原理,负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O,其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等,优点：可反复使用 缺点：污染大,2、铅蓄电池,用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。优点：质量轻、电压高、工效高和贮存寿命长。用途：用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，及火箭、导弹等的动力电源。,3.锂电池,4、新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池,使用燃料电池的汽车,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2+4OH-4e-=4H2O,2H2O+O2=2H2O,21世纪，燃料电池是一种广泛使用的电源,填写表格,例题 今有2H2+O2=2H2O反应，构成燃料电池,KOH作电解质,则负极通的应是_， 正极通的应是_, 电极反应式分别为:,KOH,O2,2H2+4OH一4e一=4H2O,O2+2H2O+4e一=4OH一,燃料电池电极反应式的书写,负极:,正极:,H2,燃料电池的电极反应式书写,原电池电极反应式的书写,燃料电池的电极反应式书写规律: 写出燃烧反应的化学方程式； 根据电解液改写燃料电池总反应； 写出较简单的电极反应式; 由燃料电池总反应减去电极反应式得另一极的电极反应式。,变式： 如把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质溶液, 则电极反应式分别为:,2H24e一=4H+,O2+4e一+4H+=2H2O,燃料电池电极反应式的书写,负极:,正极:,（总反应式：2H2+O2=2H2O）,废电池对环境的危害,电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。,上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中毒引起的。,减 少 污 染 节 约 资 源,随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ） A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极,练习1,B,金属的腐蚀,1、化学腐蚀：,2、电化学腐蚀,铁的析氢腐蚀,3、金属的防护,钢铁的吸氧腐蚀示意图,铁的吸氧腐蚀,4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3-,电极反应,负极Fe(- ),Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正极C(+),2H+2e=H2,O2+2H2O+4e=4OH-,总反应:,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,联系,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,牺牲阳极的阴极保护法示意图,防止钢铁腐蚀：在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如Zn），组成原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到保护。,五.原电池的应用,(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。,例.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的示意图并写出电极反应式.,负极（铜）： Cu2e=Cu2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=2Fe2+,（1）画出装置图，并说明 反应的现象；,【问题】：用铝片、石墨、稀硫酸溶液设计一个原电池,（2）判断正负极，并写出电极反应式；,（3）写出总反应的离子方程式。,铝-空气-海水电池,电池总反应式为：,1991年，我国首创用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。,试指出正、负极，并写出电极反应式：,负极：,4A1-12e- 4A13+,正极：,3O2+6H2O+12e- 12OH-,4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3,(2)比较金属活动性强弱。,例.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极，CuSO4溶液作电解质溶液组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,练习,现有A、B、C、D四种金属，把A、B分别浸入稀硫酸中，产生气泡都很慢；把C、D分别浸入稀硫酸中，产生气泡都很快；把A、B用导线连接浸入稀硫酸中时， A上有气泡析出；把C浸入D的硝酸盐溶液中，C的表面有D析出。这四种金属的活动性顺序由强到弱为,CDBA,(3)比较反应速率,例.下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 硝酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,（ D ）,(4)比较金属腐蚀的快慢,例.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),(3),原电池的负极 自然条件下的腐蚀 原电池的正极,练 习,1。,如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极： ；,若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。,（2）,中性或碱性,吸氧,2Fe4e-2Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,2、镍镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH)2+2Ni(OH)2,放电,