2012年4月10日新化学教师培训随材-原电池.docx

请各位老师书写下列电极反应方程式和总反应方程式： G C Cu FeCl3 G Cu Ag AgNO3 G Cu C 稀HNO3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe C （1）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 （2）4A13O26H2O4A1(OH)3ZnKOHMnO2 ZnKOHAg2O PbH2SO4 PbO2 CdKOH NiO(OH)氢气H2SO4 氧气 氢气KOH 氧气甲烷H2SO4 氧气 甲烷KOH 氧气 甲醇KOH 氧气北京高考考试说明对此部分的要求： 了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。原电池原理及应用 一、原电池原理1、 定义：把化学能转化为电能的装置。是将氧化反应和还原反应分别在两极进行的氧化-还原反应装置 。2、 构成条件：能够“自发”进行的氧化还原反应是构成原电池的前提,形成明显电流. 活泼性不同的两个电极（燃料电池中两极可是相同惰性电极） 电极接触的电解质溶液或熔融态 形成闭合电路（或在溶液中接触）练习：下列哪些装置能组成原电池？（ CD ）外电路：电子：负极正极电流：正极负极内电路：阴离子负极阳离子正极电极方程式：负极：Zn-2e-=Zn2+（溶解质量减轻）正极：2H+2e-=H2（有无色无味气体生成）总：Zn+2H+=Zn2+H23、原理 电子流向:负极 导线 正极4、原电池正负极的判断方法：从电子流向上看：电子流出的一极为负极，电子流入的一极为正极金属的活泼性上看：较活泼的金属为负极，不活泼金属（非金属或金属氧化物）为正极 举出例子：Mg/Al/NaOH 负极为铝 Fe/Cu/浓HNO3 负极为铜从氧化还原反应中看：发生氧化反应的电极为负极，发生还原反应的为正极。从溶液中离子的定向移动方向看：阳离子移向正极，阴离子移向负极。从电极反应现象看： 负极上现象是：电极不断溶解，质量减少。 正极上现象是：有气体产生或电极质量不变或增加;5、原电池的电极反应式的书写:(先总后分，一分为二)紧扣：负极：氧化反应 正极：还原反应 小结书写原电池电极反应式的基本思路：负极：还原剂-n e-=氧化产物 正极：氧化剂+ n e-=还原产物第一类电池考试中常出现的原电池：书写电极反应方程式： G C Cu FeCl3 G Cu Ag AgNO3 G Cu C 稀HNO3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Fe C G Fe Cu FeCl3 G Fe Cu FeCl3 G Cu C 稀HNO3第一类电池：负极-针对溶液较活泼金属 金属失电子，氧化反应，溶解 正极-不活泼金属/石墨 溶液中阳离子得电子，还原反应，Ag+ (Ag) Fe3+(Fe2+) Cu2+ (Cu)H+(H2)6、设计二个原电池，画出装置图并注明电极材料及电解质溶液的名称：（1）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 （2）4A13O26H2O4A1(OH)3负极(Cu)：Cu-2e-= Cu2+ 负极（Al）：4A1-12e-= 4A13+正极(C)：2Fe3+2 e-=2Fe2+ 正极（C）：3O26H2O +12 e-=12 OH 铜FeCl3C 铝空气、海水C点拨：（1）确定两极的电极材料（图中应注明） （2）确定电解质溶液（图中不能漏画） （3）画图要规范二、 原电池的应用：制电池加快反应速率金属腐蚀与防护比较金属活泼性第二类原电池：常见的化学电源1.锌锰碱性电池:（一次电池）ZnKOHMnO2 负极（Zn）：Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-= 2MnO(OH)+2OH-总：Zn+2MnO2+2H2O =2MnO(OH)+Zn(OH)22.银锌钮扣电池：（一次电池）ZnKOHAg2O 负极(Zn): Zn 2e- + 2OH- = ZnO + H2O 正极(Ag2O)： Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH- 总： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag3.铅蓄电池：PbH2SO4 PbO2负极（Pb）:Pb+SO422e-=PbSO4正极（PbO2）: PbO2+4H+ SO422e-=PbSO4+2H2O 总：4.镍镉电池：CdKOH NiO(OH)负极（Cd）:Cd+2OH-2e- = Cd(OH)2正极 NiO(OH)： 2NiO(OH)+2H2O +2e- = 2Ni(OH)2+2OH-Cd+2NiO(OH)+2H2O= Cd(OH)2+2Ni(OH)2总结第二类电池：负极：金属单质-金属单质自身失电子被氧化 正极：金属氧化物-金属氧化物自身得电子被还原燃料电池(一般情况电极均为惰性材料)利用可燃物与O2的反应开发的电源，燃料电池与普通电池的区别:不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时电极反应产物不断排出电池。第三类原电池：燃料电池（1）氢氧燃料电池：电解质：KOH溶液负极（C）：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极（C）：O2+4e-+2H2O=4OH- 电池总反应：2H2+O2=2H2O（2）氢氧燃料电池：电解质：H2SO4溶液负极（C）：2H2-4e-=4H+ 正极（C）：O2+4e-+4H+ = 2H2O电池总反应：2H2+O2=2H2O（3）.甲烷氧气燃料电池：电解质：KOH溶液负极（C）：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 正极（C）：2O2 +8e- + 4H2O = 8OH-电池总反应：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O（4）.甲烷氧气燃料电池：电解质：H2SO4溶液负极（C）：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ 正极（C）：2O2+8e-+8H+ = 4H2O电池总反应：CH4+2O2+2=CO2+2H2O（5）甲醇KOH 氧气 负极（C）：2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O正极（C）：3O2+6H2O+12e- = 12OH-总反应：2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O总结第三类电池：负极：石墨-充入可燃气体 可燃气体发生氧化反应。 正极：石墨-充入氧气，氧气发生还原反应。原电池电极方程式的书写（1）没给出总方程式，要求写电极方程式，分三步： 1）分别找出氧化剂和还原剂。氧化剂在正极得电子，还原剂在负极失电子。 2）结合介质判断氧化产物和还原产物。 3）写出电极反应方程式（注意两极得失电子数相等）。（2）给出总方程式，要求写电极方程式，分为四步： 1）判物质，标得失。 2）选离子，配电荷。3）配个数，巧用水。4）两式加，验总式。 （3）差值法书写电极反应式： 正负极反应式之和为电池反应的方程式。一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。 （4）原电池电极反应式书写的注意： 1）书写时，无论是总反应式还是电极反应式都既要满足电子转移守恒、电荷守恒，又要满足质量守恒。 2）电极反应式常用“=”，而不使用“。同时若电极反应式中有气体的生成，需加“”。3）书写时注意介质通常是定向移动到该电极附近的导电离子如H+、OH-、H2O等等，若氧化(或还原)产物能与之发生复分解反应，则其一般书写在电极方程式中。 4）书写电极反应式应充分考虑介质的影响，常见的情况：中性溶液反应物中无H+和OH-；酸性溶液反应物、生成物中均无OH-；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；水溶液中不可能出现O2-。金属的腐蚀及防护金属腐蚀：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀而损耗的过程金属腐蚀的本质：金属失去电子变成阳离子的过程，金属发生了氧化反应化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。（无电流）电化学腐蚀：金属或合金因发生原电池反应所引起的腐蚀。金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。 (有电流，往往化学腐蚀和电化学腐蚀同时进行)（1）电化学腐蚀 （以钢铁腐蚀为例）析氢腐蚀：水膜酸性强 负极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+ 正极（C）：2H+-2e-=H2 总：Fe+2H+=H2+ Fe2+ （只有H前金属才能发生析氢腐蚀）吸氧腐蚀:弱酸性或中性 负极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+ 正极（C）：O2+4e-+2H2O=4OH- 总：2 Fe+ O2+2H2O= 4Fe（OH）2（