西安中学高中化学能与电能转换新教材示范课件人教版必修二.ppt

必修2化学能与电能的转换 原电池原理及其应用知识体系 原电池原理 构成原电池条件 原电池应用 金属的腐蚀及其防护 定向移动方向 电子 离子 原电池 负极出电子 电子回正极 必发生失电子的氧化反应 电解池 必发生得电子的还原反应 必发生失电子的氧化反应 1 原电池的反应原理 2 电极反应式的书写 找出两极放电的物质 分析放电后的产物是否与溶液中的溶质反应 3 原电池电极的判断 负极 失电子发生氧化反应的电极 正极 得电子发生还原反应的电极 发生氧化还原反应 原电池原理 电子流出 电子流入 化学能转化为电能 构成原电池条件 有电解质溶液 有活性不同的两极 有闭合回路 例1 cu fe作两极 稀硫酸作电解质溶液的原电池中 cu作 极 fe作 极电极反应式是 负极 正极 总反应式是 如将稀硫酸改为浓硝酸则 cu作 极 fe作 极电极反应式是 负极 正极 总反应式是 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 正 负 fe 2e fe2 2h 2e h2 fe h2so4 feso4 h2 负 正 cu 2e cu2 2no3 4h 2e 2no2 2h2o 常见电池和新型电池示例 原电池应用 负极 锌筒 zn 2e zn2 正极 石墨 2nh4 2e 2nh3 2h2 总反应 zn 2nh4 zn2 2nh3 2h2 1 锌 锰干电池 常用电池的电极反应和电池总反应式书写 2nh4 2mno2 2e 2nh3 mn2o3 h2o zn 2nh4 2mno2 zn2 2nh3 mn2o3 h2o 2 铅蓄电池 负极pb pb so42 2e pbso4 正极pbo2 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o 总反应 例2 蓄电池在放电时起原电池的作用 在充电时起电解池的作用 下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应 下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是 a 放电时 fe是负极 nio2是正极b 蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中c 充电时 阴极上的电极反应为 d 放电时 电解质溶液中的阴离子向正极方向移动 解析 蓄电池放电时起原电池作用 原电池的负极是较活泼的金属 a正确 放电时 fe是原电池的负极 fe失电子被氧化成fe2 离子 由于负极 fe的附近聚集较多的fe2 离子 电解质溶液中的阴离子向负极移动 d不正确 充电时蓄电池起电解池作用 充电时电源的负极应与蓄电池的负极 fe 此时作为电解池的阴极 相连接 发生还原反应 c正确 反应是在碱性溶液中进行的 b不正确 答案 b d 钮扣电池 不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒 盒内靠正极一端填充由ag2o和少量石墨组成的正极活性材料 负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料 电解质溶液为浓koh溶液 已知电池内zn的氧化产物为zno 3 银 锌电池 负极 zn 2oh 2e zno h2o 正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 总反应 ag2o zn zno 2ag 4 燃料电池 负极h2 2h2 4oh 4e 4h2o 正极o2 o2 2h2o 4e 4oh 总反应 o2 2h2 2h2o 氢氧燃料电池是一种新型的化学电池 其构造如图示 两个电极均由多孔性碳制成 通入的气体由孔隙逸出 并在电极表面放电 例3 航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能 轻便 无污染的优点 氢氧燃料电池有酸式和碱式两种 它们放电时的总反应都可以表示为2h2 o2 2h2o 酸式电池中电解质是酸 其负极反应可表示为2h2 4e 4h 则其正极反应式为 碱式电池的电解质是碱 其正极反应式为o2 2h2o 4e 4oh 则其负极反应可表示为 o2 4e 4h 2h2o 2h2 4e 4oh 4h2o 4 氢气是燃料电池最简单的燃料 虽然使用方便 却受到价格和来源的限制 常用的燃料往往是某些碳氢化合物 如 甲烷 汽油等 请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式 此时电池内总的反应式 ch4 10oh 8e co32 7h2o ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 有人设计出利用ch4和o2的反应 用铂电极在koh溶液中构成原电池 电池的总反应类似于ch4在o2中燃烧 则下列说法正确的是 每消耗1molch4可以向外电路提供8mole 负极上ch4失去电子 电极反应式 ch4 10oh 8e co32 7h2o 负极上是o2获得电子 电极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh 电池放电后 溶液ph不断升高a b c d a 5 99理综 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用li2co3和na2co3的熔融盐混合物用电解质 co为阳极燃气 空气与co2的混合气为阴极助燃气 制得在6500 下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式 负极反应式 正极反应式 o2 2co2 4e 2co32 总电池反应式 2co 2co32 4e 4co2 2co o2 2co2 解析 作为燃料电池 总的效果就是把燃料进行燃烧 本题中co为还原剂 空气中o2为氧化剂 电池总反应式为 2co o2 2co2 用总反应式减去电池负极 即题目指的阳极 反应式 就可得到电池正极 即题目指的阴极 反应式 o2 2co2 4e 2co32 5 海水电池 电解质溶液为海水 负极 4al 12e 4al3 正极 3o2 6h2o 12e 12oh 总反应 4al 3o2 6h2o 4al oh 3 6 锂电池 非水有机溶剂电解液 负极 2li 2e 2li 正极 i2 2e 2i 总反应 2li i2 2lii 跟相同质量的其它金属作负极相比 使用寿命延长 高能 质轻 电压高 工作效率高 储存寿命长 1 利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量 2 碳粉的主要作用是和铁粉 氯化钠溶液一起构成原电池 加速铁屑的氧化 氯化钠溶于水 形成了电解质溶液 3 负极 2fe 4e 2fe2 正极 o2 2h2o 4e 4oh 总反应方程式是 4fe 3o2 6h2o 4fe oh 3 市场上出售的 热敷袋 其主要成分是铁屑 碳粉 木屑和少量氯化钠 水等 热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝 启用时 打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量 使用完后 会发现有大量的铁锈存在 请回答下列问题 1 热敷袋使用时 为什么会放出热量 2 碳粉的主要作用是什么 氯化钠又起了什么作用 3 试写出有关的电极反应式和化学方程式 原电池电极反应式的书写注意事项 1 负氧正还 2 要注意溶液的酸碱性 适当的在电极方程式两边添加h oh h2o 以遵循电荷守恒和质量守恒 3 要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应 小结 化学腐蚀与电化腐蚀 金属的腐蚀金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 即为金属的腐蚀 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程 金属的腐蚀及其防护 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以fe为例 o2 2h2o 4e 4oh 2h 2e h2 fe 2h fe2 h2 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 fe 2e fe2 3 金属防护的几种重要方法 改变金属内部的组织结构 制成合金 在金属表面覆盖保护层 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护 在同一