《鲁科版化学反应原理》原电池课件

听写,1. 298K时，1molC燃烧生成CO2放出热量393.5kJ，写出热化学方程式。 2.1molNa在氯气中燃烧放出411kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式。 3.惰性电极电解熔融氯化钠，写出电极反应式和电解方程式。 4.惰性电极电解氯化钠溶液，写出电极反应式和电解方程式。 5.电解精炼铜写出电极反应式。 6.往铁件上镀铜写出电极反应式。,原电池的工作原理,电化学：指研究化学能与电能之间相互转 换的装置、过程和效率的科学。,过程及装置分按电化学反应,2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池),1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等),知识回顾：,化学能转化为电能-电池,第1课时,本课时要点,1、形成原电池的前提条件 2、构成原电池的组成条件 3、原电池的工作原理： 正负极的判断、 电子流向、 电极反应、 离子定向移动方向 4、原电池原理的简单应用 5、化学电源,互动探究 下列装置能否有电流产生,实验探究,盐桥,一、构成原电池的条件,2. 两个相连的电极,3. 必须有电解质溶液或熔融电解质。 4.形成闭合回路。,活泼性不同的金属（或一种为非金属导体如：碳棒)， 较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或非金属导体为正极,1. 能自发进行的氧化还原反应。,二、原电池原理,硫酸铜溶液,Zn2+,Cu2+,SO42-,OH-,H+,Cu,注意：离子定向移动时非常缓慢,电子导电,原电池,Zn-2e-=Zn2+,Cu2+2e-=Cu,失去电子,得到电子,氧化反应,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,还原反应,负极（Zn）正极（Cu）,外电路,内电路,阴阳离子导电,(Zn),(Cu),概念：把化学能转化为电能的装置,注意：化合价升高被氧化，化合价降低被还原,1、盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,这种装置能将化学能转变为电能，也称为原电池（Primary Cell）,2、盐桥的作用： 离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。,3、双液原电池优点： 可以获得单纯的电极反应，便于分析电极反应；最大程度的将化学能转化为电能。,练习：,为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（左下图）进行简单改装？,三、原电池原理的简单应用 1、比较金属的活泼性,X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为 AXYZ BXZY CYXZ DYZX,CYXZ,2、设计原电池 下列反应能否设计为原电池，如果能，将其设计为原电池，并写出有关电极反应及总反应方程。Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,负极（ Cu ）：Cu - 2e- = Cu2+ 正极（Ag）：2Ag+ + 2e- = 2Ag 总反应： 2Ag+ + Cu=2Ag + Cu2+,化学电源,（3）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。,化学电源分类,（2）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池可充电电池都是二次电池。可充电池放电是原电池原理，充电是电解池原理。（P23）,（1）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。,听写,1. 写出电极反应式 2.1molNa在氯气中燃烧放出411kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式。 3.往铁件上镀铜写出电极反应式。 4.惰性电极电解氯化钠溶液，写出电极反应式和电解方程式。 5.电解精炼铜写出电极反应式。,一.干电池（普通锌锰电池）,电极反应方程式：,负极：,正极：,Zn 2e- = Zn2+,2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2,反应总的方程式,2NH4+ Zn=2NH3+H2+Zn2+,【知识小结】原电池、电解池电极方程式的书写：,列物质，标得失 （列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。 选离子，配电荷 （根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）。 巧用水，配个数 （通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）,碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵 做电解质，结构如图138所示，,其电极反应为：,二、铅蓄电池,负极：金属铅 正极：PbO2 电解质溶液：30% H2SO4溶液 试写出电极反应式。,原电池,电解池,电解,注意：可充电池充电（电解池），,负极接电源负极作阴极， 正极接电源正极作阳极,PbSO 2e=PbSO4,负极（Pb）：,符号相同,三、新型燃料电池,原理相同： 工作时发生的仍然是氧化还原反应 特点： 工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。 燃料电池的常见类型及优点（见P25下方两段）,1.碱性氢氧燃料电池,【合作探究】 试写出下列电池的电极反应和电池反应：,电池反应：2H2+O2=2H2O,负极： 2H24e4OH=4H2O,正极： O22H2O4e=4OH,第2课时,学习探究区,2H24e=4H,O24H4e=2H2O,2H24e=4H,O22H2O4e=4OH,2H24e4OH =4H2O,O22H2O4e=4OH,小结燃料电池电极反应式的书写方法,1、先写出燃烧反应化学方程式（即总式），以确定与O2的反应比例，确定负极失电子数。 2、先写正极（正极就是氧气参与反应），用总式减正极得到负极电极反应式。注意氧气系数要相同（得失电子守恒）。 3、时刻注意电解质溶液的酸碱性，判断如何参与电极反应,【知识小结】原电池、电解池电极方程式的书写：,列物质，标得失 （列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。 选离子，配电荷 （根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）。 巧用水，配个数 （通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）,2、酸性氢氧燃料电池,电池反应：2H2+O2=2H2O,3、碱性甲烷燃料电池（KOH溶液）,负极：2H24e=4H,正极：O24H4e=2H2O,阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，电极材料为多孔铂电极，其电池总反应为：2H2+O2=2H2O，电解液为KOH溶液。 （1）该电池负极应通入 气,正极通入_ 气, 电极反应为:负极 正极_ （2）如把KOH溶液改为H2SO4溶液作电解液，负极反应为 2H2-4e- =4H+，则正极反应为_ （3）如把H2改为CH4，KOH溶液作电解液，形成燃料电池， 总反应式：CH4+2OH-+2O2 CO32 -+3H2O, 请写出其电极反应。 电极反应: 负极_ 正极_ (4)如把CH4改为甲醇（CH3OH） ，KOH溶液作电解液，形成燃料电池，你能写出其正负极的电极反应式吗？,氢,氧,2H2+4OH- - 4e- =4H2O,O2+2H2O+ 4e- =4OH-,O2+4H+ 4e- =2H2O,CH4+10OH- -8e - =CO32-+7H2O,2O2+4H2O +8e- =8OH-,能力提高题,4,第3课时 金属的腐蚀与防护,点击高考,(2006重庆理综)铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO42H2O 请回答下列问题： 放电时：正极的电极反应式是 ； 电解液中H2SO4的浓度将变 ； 当外电路通过1mol电子时，理论上负 极板的质量增加 g。,PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O,小,48,（2007全国理综）在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ） A. 正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B. 电子通过导线由铜片流向锌片 C. 正极有O2逸出 D. 铜片上有H2逸出,看一看,D,小结燃料电池电极反应式的书写方法,1、先写出燃烧反应化学方程式（即总式），以确定与O2的反应比例，确定负极失电子数。 2、先写正极（正极就是氧气参与反应），用总式减正极得到负极电极反应式。注意氧气系数要相同（得失电子守恒）。 3、时刻注意电解质溶液的酸碱性，判断如何参与电极反应,【知识小结】原电池、电解池电极方程式的书写：,列物质，标得失 （列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）。 选离子，配电荷 （根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）。 巧用水，配个数 （通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）,金属阳离子,失e-,氧化反应,化学腐蚀,电化腐蚀,（更普遍）,金属原子,3.金属腐蚀的本质 【P28】,一、金属的腐蚀,1.定义：,金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。,2.金属腐蚀的类型：,联想.质疑,铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？,牺牲阳极的阴极保护法,Cu,Cu,Fe,Fe2+,2e-,OH-,H2O,O2,Fe-2e=Fe2+,负极：(Fe),正极：(Cu),电解质溶液：,空气中的SO2 , CO2溶于水膜中,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,电池总反应：,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,后续反应：,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,4、金属腐蚀的原理,Fe-2e=Fe2+,负极：(Fe),正极：(Cu),电解质溶液：,空气中的SO2 , CO2溶于水膜中,O2+2H2O+4e-=4OH-,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,电池总反应：,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,后续反应：,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,有人将还原的电极（正极） 的电极反应写为： 这两种写法反映了反应条件有什么区别？,O2+4H+4e- =2H2O,5、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，但吸氧腐蚀更普遍。,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,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:,Fe + 2 H+ = Fe2+ H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,二、金属的防护方法,1、覆盖保护层（电镀）,思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金属腐蚀的方法？,衣架和电线的外面包上一层塑料层,某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈，为什么不能用油漆,生活中常见的一些防护措施,健身器材刷油漆以防锈,自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr,原理 ：,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极（负极）保护法来保护船体的。,2、牺牲阳极保护法（原电池原理）,金属的电化学防护,航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用牺牲阳极保护法。,用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换,锌块,原理 ：,将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,3、外加电流阴极保护法,金属的电化学防护,废铁,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）,中性或弱酸,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,同步巩固训练,2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5) (2) (1) (3) (4),金属腐蚀快慢规律：做电解池阳极做原电池负极化学腐蚀有防腐措施（作原电池正极做电解池阴极）,防腐措施由好到坏的顺序如下： 阴极电保护法牺牲阳极的阴极保护法一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀,第2课时结束,原电池原理的应用,电子流入的电极，通常是不活泼金属或石墨电极,(2)、电极,电子流出的电极，通常是活泼金属,正极：,负极：,(3)、电极反应,正极：,负极：,(4)、电池反应:,（1）、电路：,外电路,内电路,电子流向：由失电子的一极向得电子的一极,电流方向：与电子流向相反,阴离子流向与电子流向一致,阳离子流向与电流一致,1、工作原理：,知识回顾,2、原电池的正负极的判断方法,电子流出的极 电子流入的极,负极 正极,较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料,质量增加的电极 工作后 质量减少的电极,负极 正极,正极 负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,负极 正极,一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该反应的原电池的组成正确的是,C,牛刀小试,5.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.加快化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,1.进行金属活动性强弱比较:活性强的做负极但是有特殊情况；,3.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,原电池的主要应用：,4.解释某些化学现象,(1)比较金属活动性强弱。,例1：,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）,原电池原理应用：,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ,负极： 2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,不同的介质 不同的电极反应,探究问题,负极：2 Al+ 8OH6e- =2Al O2 +4H2O 正极：6H+ + 6 e- =3 H2 总：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 ,稀 硫 酸,负极： Mg 2e- = Mg2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ,探究问题,负极： Cu 2e- = Cu 2+ 正极： 4H+ +2NO3 + 2 e- = 2NO2 + 2H2O 总：Cu + 4H+ +2NO3= 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O,稀H2SO4,负极：2 Al 6e- =2Al 3+ 正极： 6H+ + 6e- =3 H2 总：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 ,探究问题,练习：下列关于下图所示原电池的说法正确的是 A 铝片为正极 B 负极上有H2产生 C Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立