【化学】原电池的原理及其应用ppt课件

1、原电池原理原电池原理：t./ ；:；2 伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：在死去的青蛙腿上同时插入用导线衔接着两在死去的青蛙腿上同时插入用导线衔接着两种不同资料的电极，青蛙腿就像触电似的痉种不同资料的电极，青蛙腿就像触电似的痉挛起来。挛起来。他知道其中的奥妙吗？他知道其中的奥妙吗？开开 题题他听说过伏打电池吗？【学生实验一】【学生实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，将锌片、铜片插入稀硫酸，有何景象？有何景象？CuZn 稀硫酸稀硫酸锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生原理原理:Zn + 2H+ = Zn2+ + H22e-【实验二】锌片和铜片用导线衔接后插入稀

2、硫酸中【实验二】锌片和铜片用导线衔接后插入稀硫酸中实验景象：实验景象：铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生CuZn 稀硫酸稀硫酸问题探求问题探求CuZn 稀硫酸稀硫酸1.铜片上产生什么气体铜片上产生什么气体?有人说有人说H2是由铜和稀硫酸是由铜和稀硫酸在这种特定的条件下反在这种特定的条件下反响产生出来的。这种想法正响产生出来的。这种想法正确吗？确吗？2.铜片上的电子从何来铜片上的电子从何来?CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+电流计电流计AZn2e = Zn2+2H+ + 2e=H2 3.如何检验电子的流动如何检验电子的流动?问题探求问题探求根据能量守恒原理，这种产生出来的电根据能量守

3、恒原理，这种产生出来的电能是从什么能量转变来的呢？能是从什么能量转变来的呢？化学能转变为电能的安装化学能转变为电能的安装原电池原电池电子的转移电子的转移氧化复原反响氧化复原反响电流电流CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+灯泡灯泡1、原电池的正负极判别、原电池的正负极判别负极：电子流出负极：电子流出的一极的一极正极：电子流入正极：电子流入的一极的一极2、电极反响、电极反响2H+2e=H2 负极：负极： Zn2e=Zn2+正极：正极：原原电电池池氧化反响氧化反响复原反响复原反响氧氧化化复复原原反反响响总反响：总反响：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式离子方程式)失去电

4、子失去电子得到电子得到电子Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程化学方程式式)铜片的作用是什么？铜片的作用是什么？可以用石墨替代吗可以用石墨替代吗?【问题一】【问题一】CuZn 稀硫酸稀硫酸【问题二】【问题二】CuZn- - -整个安装是如何构成电流的闭合回路的整个安装是如何构成电流的闭合回路的?负极负极正极正极【问题三】【问题三】CuZn-溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用【问题四】【问题四】CuZn-有人说在铜锌原电池中，活

5、泼金属失去电子，有人说在铜锌原电池中，活泼金属失去电子，不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？不活泼金属得到电子。这种说法正确吗？- - -Zn2+H+负极负极正极正极H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 【问题五】【问题五】CuZn-为什么为什么H+在铜片上得到电子？在铜片上得到电子？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+负极负极正极正极静电静电斥力斥力静电静电引力引力CuZn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反响氧化反响复原反响复原反响负极负极正极正极电子沿导线传送，产生电流电子沿导线传送，产生电流阳离子阳离子失去电子失去电子

6、溶液中阳离子溶液中阳离子得到电子得到电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-原电池任务原理小结原电池任务原理小结较活泼金属较活泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨较活泼的金属发生氧化反响较活泼的金属发生氧化反响,电子从较电子从较活泼的金属活泼的金属(负极负极)经过外电路流向较经过外电路流向较不活泼的金属不活泼的金属(正极正极)。 【实验探求】：将铝片、石墨插入稀硫【实验探求】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，能否可以构成原电池？酸溶液中，能否可以构成原电池？石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸1阐明反响的景象；阐明反响的景象；2判别正负极；判别正负极；3写出电极反响式；写出电

7、极反响式；4写出总反响的离子方程式和化学方程式。写出总反响的离子方程式和化学方程式。稳定稳定练习练习1MgFe 稀硫酸稀硫酸1阐明反响的景象；阐明反响的景象；2判别正负极；判别正负极；3写出电极反响式；写出电极反响式；4写出总反响的离子方程式和化学方程式。写出总反响的离子方程式和化学方程式。稳定稳定练习练习2CuZn硫酸铜硫酸铜【实验探求】：将锌片、铜片插入硫酸铜【实验探求】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，能否可以构成原电池？溶液中，能否可以构成原电池？CuZn硫酸铜硫酸铜1阐明两个电极质量的变化情况；阐明两个电极质量的变化情况；2判别正负极；判别正负极；3写出电极反响式；写出电极反响式；4写

8、出总反响的离子方程式和化学方程式。写出总反响的离子方程式和化学方程式。稳定稳定练习练习3两种不同的金属两种不同的金属 或一种金属与石墨作电极或一种金属与石墨作电极用导线相连或直接接触用导线相连或直接接触插入电解质溶液里，构成闭合回路插入电解质溶液里，构成闭合回路金属能与电解质溶液自动发生氧化复原反响金属能与电解质溶液自动发生氧化复原反响1. 在如以下图所示的在如以下图所示的8个安装中，属于原电个安装中，属于原电池的有池的有 . e课堂练习课堂练习: :1将反响将反响:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原设计成原电池。电池。2判别正负极并写出电极反响。判别正负极并写出电极反响。石墨石墨FeF

9、eCl3溶液溶液负极铁：负极铁：Fe2e=Fe2+正极石墨：正极石墨：2Fe3+ + 2e=3Fe2+干电池干电池纽扣电池纽扣电池锂电池锂电池四四.常见的化学电源常见的化学电源一次电池一次电池二次电池二次电池高能电池高能电池燃料电池燃料电池锌锰干电池锌锰干电池四四.常见的化学电源常见的化学电源.干电池干电池( (一次电池一次电池) )电极电极: Zn为负极为负极,碳棒为正极碳棒为正极电解液：电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀和淀粉糊粉糊另有黑色的另有黑色的MnO2粉末，吸收正粉末，吸收正极极产生的产生的H2，防止产生极化景象。，防止产生极化景象。 负极负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极正

10、极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去去氢氢 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨去氨电极方程式：电极方程式：四四.常见的化学电源常见的化学电源铅蓄电池铅蓄电池电极：电极：Pb为负极；为负极；PbO2为正极为正极.电解液电解液:30%的的H2SO4溶液溶液电极反响式电极反响式:负极负极(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4正极正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ SO42- + 2e PbSO4 +2H2O总电池反响总电池反响:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O拓展创新拓展创新.铅蓄电池铅

11、蓄电池( (二次电池二次电池) )(1.251.28g/cm-3)课堂练习课堂练习: :2.铅蓄电池铅蓄电池(原电池原电池)的电极分别是的电极分别是PbO2和和Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液电解质溶液为稀硫酸溶液,任务时原电池的总任务时原电池的总反响是反响是: PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O. 根据根据上述反响上述反响,判别判别:1)原电池的负极是原电池的负极是(填电极资料填电极资料)_2)任务时蓄电池负极反响式为任务时蓄电池负极反响式为_3)任务时蓄电池里电解质溶液的任务时蓄电池里电解质溶液的PH变变化化:_电极电极: Zn为负极，为负极，Ag2O为正极为正极电解液电解液

12、: KOH溶液溶液电极反响式电极反响式:负极负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2正极正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-总反响式总反响式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2拓展创新拓展创新银锌电池银锌电池.高能电池高能电池( (银锌电池、锂电池银锌电池、锂电池) )电极电极: Pt制造的惰性电极制造的惰性电极电解质溶液电解质溶液: KOH溶液溶液负极负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正极正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反响：总反响：2H2+ O22H2O拓展创新拓展创新假设为酸性介质，试写出

13、电极反响假设为酸性介质，试写出电极反响式？式？思索思索: :负极：负极：2H2 - 4e- 4H+正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O.新型燃料电池新型燃料电池( (氢氧燃料电池氢氧燃料电池/ /甲烷电池甲烷电池/ /煤气电池煤气电池/ /海水海水- -空气电池空气电池) ).新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/ 煤气煤气电池电池/铝铝-海水海水-空气电池空气电池) 1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为年，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电流。电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极：负极：4

14、A1-12e- 4A13+ 正极：正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反响式为：电池总反响式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比这种海水电池比“干电池的能量高干电池的能量高2050倍。倍。甲烷甲烷-氧燃料电池氧燃料电池 该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两溶液中作电极，又在两极极上分别通甲烷和氧气上分别通甲烷和氧气: 负极：负极：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反响式为：电池总反响式为：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O.

15、新型燃料电池新型燃料电池( (氢氧燃料电池氢氧燃料电池/ /甲烷电池甲烷电池/ /煤气电池煤气电池/ /海水海水- -空气电池空气电池) )小结小结:燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池 除能量转化率除能量转化率 高外还可继续运用，不污染环境。高外还可继续运用，不污染环境。普通的可燃物均可与普通的可燃物均可与O2组成燃料电池，如组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。乙醇等。燃料电池普通以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电燃料电池普通以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电 解液，二者电极上应式是有区别的。如甲烷解液，二者电极上应式是有区别的。如甲烷

16、-氧燃料电池氧燃料电池在酸性介质中的电极反响为：在酸性介质中的电极反响为： 负极：负极：CH4 + 2H2O - 8e- CO2 + 8H+ 正极：正极：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 总反响式为：总反响式为：CH4 + 2O2 CO2+2H2O五五.原电池的运用原电池的运用(1)制造干电池、蓄电池、高能电池等。制造干电池、蓄电池、高能电池等。例例1.选择适宜的资料和试剂设计一个原电池选择适宜的资料和试剂设计一个原电池,以便以便完成以下反响完成以下反响:FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的表示图画出原电池的表示图并写出电极反响式并写出电极反响式.石墨石墨CuFe

17、Cl3溶液溶液负极铜：负极铜：Cu2e=Cu2+正极石墨：正极石墨：2Fe3+ + 2e=3Fe2+五五.原电池的运用原电池的运用(2)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例2.以下表达中，可以阐明金属甲比乙活泼性强的以下表达中，可以阐明金属甲比乙活泼性强的是是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线衔接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线衔接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H2气放出；气放出；B.在氧化在氧化复原反响中，甲比乙失去的电子多；复原反响中，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；同价态的阳离子，甲比乙

18、的氧化性强；C(3)比较反响速率比较反响速率例例3.以下制氢气的反响速率最快的是以下制氢气的反响速率最快的是C.粗锌和粗锌和 1mol/L 硫酸；硫酸；A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；D.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反响中参与几滴硫酸的反响中参与几滴CuSO4溶液。溶液。 D (4)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例4.以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)(5)判别溶液判别溶液pH值变化值变化例例6.在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO

19、4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol/L , 假设任务一段时间后，从安装中共搜集到假设任务一段时间后，从安装中共搜集到 0.168L升气体，那么流过导线的电子为升气体，那么流过导线的电子为_ mol,溶液的溶液的pH值为值为_？溶液体积变化忽略不？溶液体积变化忽略不计计0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根据电极反响：根据电极反响：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.12

20、52c(H+)余余2H+ 2eH24 -lg3.750.015六六.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护(1)判别以下安装能否为原电池？假设是，判别以下安装能否为原电池？假设是， 指出电指出电极称号并写出电极反响式。极称号并写出电极反响式。(2)假设将假设将Fe棒棒C棒粉碎掺在一同制成一光亮的棒粉碎掺在一同制成一光亮的FeC合金棒，插在合金棒，插在HCl里，那么能否构成了原电里，那么能否构成了原电池？假设是，电极反响是什么？长期放置，铁棒池？假设是，电极反响是什么？长期放置，铁棒外表会有什么变化？外表会有什么变化？(4)钢铁腐蚀的本质是什么？什么是钢铁的析氢腐钢铁腐蚀的本质是什么？什么是钢铁的析氢

21、腐蚀和吸氧腐蚀？为什么常以后者为主？蚀和吸氧腐蚀？为什么常以后者为主？(5)消费上常采取哪些金属防腐措施？消费上常采取哪些金属防腐措施？(3)钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，假设在潮钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，假设在潮湿的环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生湿的环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，缘由是什么？锈变红，缘由是什么？钢铁外表构成的微小原电池表示图钢铁外表构成的微小原电池表示图钢铁的析氢腐蚀表示图钢铁的析氢腐蚀表示图钢铁的吸氧腐蚀表示图钢铁的吸氧腐蚀表示图知识总结知识总结1、2、金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反响氧化反响金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐

22、蚀电化腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀常见普遍常见普遍. 金属腐蚀金属腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：3、金属腐蚀：金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反响氧化反响氧化复原而腐蚀损耗的过程。复原而腐蚀损耗的过程。4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O铁锈铁锈通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈酸性。水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+

23、HCO 3- 电极反响电极反响负极负极Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-总反响总反响:Fe+2H+=Fe2+ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联络联络钢铁腐蚀的防护：钢铁腐蚀的防护：例例6：改动金属的内部组织构造：如将改动金属的内部组织构造：如将Cr、Ni等金属加进钢等金属加进钢里制成合金钢。里制成合金钢。A.C. 铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；B.D.它们的外表都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；它们的外表都电

24、镀上了一层耐腐蚀的黄金；2000年年5月，保利集团在香港拍卖会上破费月，保利集团在香港拍卖会上破费3000多万港多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3这三件这三件1760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240 年后看上去依然熠熠生辉不生锈，以下对起缘由的分年后看上去依然熠熠生辉不生锈，以下对起缘由的分析，最能够的是析，最能够的是环境污染日趋严重，它们外表的铜绿被酸雨溶解洗去；环境污染日趋严重，它们外表的铜绿被酸雨溶

25、解洗去； D 它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；2.金属外表覆盖维护层金属外表覆盖维护层3.电化学维护法电化学维护法原理：原理：原理原理 ：如油漆、油脂等，电镀如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化构成致密的氧化等易氧化构成致密的氧化物薄膜作维护层。物薄膜作维护层。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。牺牲阳极的阴极维护法牺牲阳极的阴极维护法构成原电池反响时，让被维护金属做正极，不反构成原电池反响时，让被维护金属做正极，不反响，起到维护作用；而活泼金属反响遭到腐蚀。响，起到维护作用；而活泼金属反响遭到腐蚀。牺牲阳极

26、的阴极维护法表示图牺牲阳极的阴极维护法表示图练练 习习1。 如图如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天察看：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天察看：1假设液面上升，那么溶液呈假设液面上升，那么溶液呈 性，发性，发生生 腐蚀腐蚀,电极反响式为：负极：电极反响式为：负极： ,正极：正极： ； 假设液面下降，那么溶液呈假设液面下降，那么溶液呈 性，性，发生发生 腐蚀，电极反响式为：负极：腐蚀，电极反响式为：负极： 正极：正极： 。2中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 2、 分析右图，按要求写出有关反响方程式：分析右图，按要求写出有关反响方程式：1、铁棒上的电极反响式为：、铁棒上的电极反响式为：2、碳棒上的电极反响式为：、碳棒上的电极反响式为：3、溶液中发生反响的化学方程式：、溶