必修2 第二章第二节 原电池原理及其应用

1、干干电电池池铅铅蓄蓄电电池池锂锂电电池池伏伏 打打 电电 池池 CuZn CuZn稀稀H H2 2SOSO4 4 原电池是在原电池是在17891789年年由意大利物理学家伏打所发明，为了纪由意大利物理学家伏打所发明，为了纪念这一功勋卓著的发明，将此电池命名念这一功勋卓著的发明，将此电池命名为伏打电池。利用伏打电池原理人们制为伏打电池。利用伏打电池原理人们制成了多种实用的电池。原电池的发明是成了多种实用的电池。原电池的发明是科学技术领域里的重大贡献，为我们的科学技术领域里的重大贡献，为我们的生活增添了许多的方便。生活增添了许多的方便。铁丝溶解铁丝溶解, ,铜丝上也有铜丝上也有气泡产生气泡产生,溶

2、液逐渐成溶液逐渐成为浅绿色为浅绿色书书P P9797 实验实验4-204-20铁丝溶解铁丝溶解, ,铁丝上有气铁丝上有气泡产生泡产生, ,溶液逐渐成为溶液逐渐成为浅绿色浅绿色FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4 为什么在为什么在CuCu与与FeFe不接触时不接触时,Cu,Cu上无气上无气泡泡, ,但但CuCu与与FeFe接触之后接触之后, ,却是却是CuCu上产生大上产生大量气泡量气泡? ?锌片无气泡，锌片无气泡， 锌片不断溶解；锌片不断溶解； 铜片上有气泡铜片上有气泡电流计指针发生电流计指针发生偏转偏转现象现象: : Zn Zn失去的电

3、子通过导线传递到了失去的电子通过导线传递到了Cu,Cu,使溶液中的使溶液中的H H+ +在在CuCu极上得到了电极上得到了电子子, ,产生产生H H2 2 从反应物质以及装置来看从反应物质以及装置来看,Zn Cu H,Zn Cu H2 2SOSO4 4属于属于化学物质化学物质, ,但经过一定仪器组装后能在外电路但经过一定仪器组装后能在外电路形成电流形成电流, ,即该装置可以将化学能转变成电能即该装置可以将化学能转变成电能. .铁丝溶解铁丝溶解, ,铜丝上也有铜丝上也有气泡产生气泡产生,溶液逐渐成溶液逐渐成为浅绿色为浅绿色书书P P9797 实验实验4-204-20铁丝溶解铁丝溶解, ,铁丝上有

4、气铁丝上有气泡产生泡产生, ,溶液逐渐成为溶液逐渐成为浅绿色浅绿色FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4 为什么在为什么在H H2 2SOSO4 4溶液中溶液中,Cu,Cu与与FeFe不接触不接触时时,Cu,Cu上无气泡上无气泡, ,但但CuCu与与FeFe接触之后接触之后, ,却是却是CuCu上产生大量气泡上产生大量气泡? ? 由于由于Cu的活动性比较差，的活动性比较差，H不能在不能在Cu片片上得到电子，故无气泡产生上得到电子，故无气泡产生；相互接触相互接触后后Fe失失去电子经导线转移到铜片上，去电子经导线转移到铜片上， H在铜片上得在铜

5、片上得到电子生成氢到电子生成氢气，而产生气泡。气，而产生气泡。一一. .原电池原电池 把化学能转化为电能的装置叫原电池把化学能转化为电能的装置叫原电池. . 原理原理1 1、构成前提、构成前提必须有自发发生的氧化必须有自发发生的氧化还原反应还原反应电极：活动性不同的金属或金属和能导电电极：活动性不同的金属或金属和能导电的材料的材料( (石墨、石墨、AgAg2 2O O、PbOPbO2 2等等) )电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路2 2、构成条件、构成条件3 3、电极、电极电极电极名称名称负极负极正极正极电子得失电子得失自身失自身失去电子去电子电极或电解质电极或电解质溶液中的阳离溶液

6、中的阳离子得电子子得电子活泼性比较活泼性比较活泼性较活泼性较强的金属强的金属反应反应类型类型氧化氧化反应反应还原还原反应反应电子电子流向流向电子电子流出流出电子电子流入流入活泼性较弱的活泼性较弱的金属或惰性电金属或惰性电极极(Pt)(Pt)或石墨或石墨或或AgAg2 2O O、PbOPbO2 2 根据上述知识、实验和有关物理知识，根据上述知识、实验和有关物理知识，判断下图所示电池电极的正、负性；并判断下图所示电池电极的正、负性；并写出总反应式。写出总反应式。FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4正极正极是电子流入的极是电子流入的极氧化反应氧化反应负极负极是电子流出的极是电子流出的极Fe

7、FeFe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+CuCu2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2还原反应还原反应总反应：总反应：Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2FeFeFeFe稀稀HClHClAgAgC C稀盐酸稀盐酸FeFeCuCu CuSO CuSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4不是不是电极没电极没有活泼有活泼性差异性差异不是不是不是不是没有自发发没有自发发生的氧化还生的氧化还原反应原反应是是没有形没有形成闭合成闭合回路回路ZnZnCuCu CS CS2 2ZnZn稀盐酸稀盐酸CuCu H H2 2SOSO4 4不是不是没有电解没有电解

8、质溶液质溶液不是不是是是没有形成没有形成闭合回路闭合回路ZnZn稀盐酸稀盐酸CuCu H H2 2SOSO4 4糊状的糊状的NHNH4 4ClClZnZn稀盐酸稀盐酸CuCu H H2 2SOSO4 4是是ZnZnCuCuCHCH3 3COOHCOOH是是CuCuFeClFeCl3 3C C是是FeFeCuCu CuSO CuSO4 4负极负极Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+正极正极CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu总反应总反应Fe+CuFe+Cu2+2+=Fe=Fe2+2+Cu+Cu现象现象FeFe溶解溶解,Cu,Cu极增粗极增粗, ,溶液蓝色变浅甚溶液蓝色变浅甚至消

9、失至消失, ,溶液会出现浅绿色溶液会出现浅绿色ZnZn H H2 2SOSO4 4CuCu H H2 2SOSO4 4糊状的糊状的NHNH4 4ClCl负极负极Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正极正极2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2总反应总反应Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2现象：现象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu极上有气泡产生极上有气泡产生ZnZn稀盐酸稀盐酸CuCu H H2 2SOSO4 4负极负极Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正极正极2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2总反应总反应Zn+2HZn+2H+

10、+=Zn=Zn2+2+H+H2 2现象：现象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu极上有气泡产生极上有气泡产生ZnZnCuCuCHCH3 3COOHCOOH负极负极Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正极正极2CH2CH3 3COOH+2eCOOH+2e- -=H=H2 2+2CH+2CH3 3COOCOO- -总反应总反应Zn+2CHZn+2CH3 3COOH=ZnCOOH=Zn2+2+H+H2 2+2CH+2CH3 3COOCOO- -现象：现象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu极上有气泡产生极上有气泡产生CuCuFeClFeCl3 3C C负极负极Cu-2eCu-2e- -=C

11、u=Cu2+2+正极正极2Fe2Fe3+3+2e+2e- -=2Fe=2Fe2+2+总反应总反应Cu+2FeCu+2Fe3+3+=Cu=Cu2+2+2Fe+2Fe2+2+现象：现象：CuCu溶解溶解, ,溶液棕黄色消失溶液棕黄色消失, ,出现蓝色出现蓝色确定原电池正、负极的方法确定原电池正、负极的方法1 1、组成材料、组成材料活泼性较强的金属活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或惰性电极活泼性较弱的金属或惰性电极(Pt)(Pt)或石墨或或石墨或AgAg2 2O O、PbOPbO2 2正极正极负极负极2 2、电子流向、电子流向正极正极负极负极电子流入电子流入电子流出电子流出正极正极负极负极正极正极负

12、极负极3 3、从溶液中离子定向移动来看、从溶液中离子定向移动来看阳离子移向正极阳离子移向正极阴离子移向负极阴离子移向负极4 4、从反应类型来看、从反应类型来看得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应A AB B稀稀H H2 2SOSO4 4A A电流表电流表 根据左图所示原电池所得到的下列根据左图所示原电池所得到的下列现象判断现象判断A A与与B B的金属性的强弱的金属性的强弱 A A溶解溶解, ,则金属性则金属性A A B B A A上有气泡则金属性上有气泡则金属性A A B B AB AB上无任何现象，则上无任何现象，则 。 电流表指针偏向电流表指针

13、偏向B B则金属性则金属性A A B B 加加Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液溶液, ,在在B B极上出现大量沉淀极上出现大量沉淀, ,则金属则金属性性A A B B 反应刚开始时反应刚开始时,B,B极附近极附近pHpH值增大值增大, ,则金属性则金属性A A B BABAB为为Cu Ag PtCu Ag Pt 加紫色石蕊试液加紫色石蕊试液,B,B极附近出现的红色比极附近出现的红色比A A极附极附近出现的红色深近出现的红色深, ,则金属性则金属性A A B B电子流向与指针偏转方向一致电子流向与指针偏转方向一致ABAB上均产生气泡上均产生气泡, ,则则ABAB为为同种金属同种金属( (位于位

14、于H H以前以前) ) 原电池电极反应式、总反应式的书写原电池电极反应式、总反应式的书写1 1、确定正、负极和反应的物质、确定正、负极和反应的物质2 2、注意守恒关系、注意守恒关系3 3、看电解质溶液中的离子是否参与反应、看电解质溶液中的离子是否参与反应4 4、通常用离子方程式表示、通常用离子方程式表示AlAlCuCu NaOH NaOH负极负极2Al-6e2Al-6e- -=2Al=2Al3+3+2Al2Al3+3+8OH+8OH- -=2AlO=2AlO2 2- -+4H+4H2 2O O2Al+8OH2Al+8OH- -6e-6e- -=2AlO=2AlO2 2- -+4H+4H2 2O

15、 O正极正极 6H6H2 2O+6eO+6e- -=6OH=6OH- -+3H+3H2 2总反应：总反应：2Al+2NaOH+2H2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2二、原电池原理的应用二、原电池原理的应用 资料资料P P136136 4 41 1、能加快氧化还原反应的速率、能加快氧化还原反应的速率 资料资料P P136 136 4 42 2、可比较金属活泼性的强弱、可比较金属活泼性的强弱3 3、了解金属腐蚀原因，采用适当措施防止、了解金属腐蚀原因，采用适当措施防止金属腐蚀金属腐蚀负极被腐蚀负极被腐蚀利用氧化还原反应和利用氧化还原反应和一定的电

16、解质溶液一定的电解质溶液4 4、寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源、寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源1 1、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（的是（ ）A.A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H H2 2气放出气放出；B.B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多；C.C.将甲乙作电极用稀将甲乙作电极用稀H H2 2SOSO4 4作电解质溶液组成原电作电解质溶液组成原电池时甲是负极；池时甲是负极；D.D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的

17、阳离子，甲比乙的氧化性强；C C2、X X、Y Y、Z Z都是金属，把都是金属，把X X浸入浸入Z Z的硝酸盐中，的硝酸盐中，X X的的表面有表面有Z Z析出，析出，X X与与Y Y组成原电池时，组成原电池时，Y Y为电池负极，为电池负极，则三种金的活动性顺序为（则三种金的活动性顺序为（ ） A.XYZ A.XYZ B.XZY B.XZY C.YXZ C.YXZ D.YZXD.YZX C C3 3、将铁棒插入、将铁棒插入CuSOCuSO4 4溶液中溶液中（如图所示）（如图所示）你可以观察到什么现象？你可以观察到什么现象？铁棒本身质量有何变化铁棒本身质量有何变化溶液质量有何变化？溶液质量有何变化

18、？拓展：拓展： 如何使上图中铁棒上析出铜，而铁的质量不如何使上图中铁棒上析出铜，而铁的质量不变？变？ 如何使上图中铁棒逐渐溶解，而铜不在铁如何使上图中铁棒逐渐溶解，而铜不在铁棒上析出？棒上析出？FeFeCuSOCuSO4 4 将锌片和铜片用导线连接后插入到稀硫酸将锌片和铜片用导线连接后插入到稀硫酸中，理论上应在铜片上观察到大量气泡，但在实中，理论上应在铜片上观察到大量气泡，但在实验过程中观验过程中观 察到锌片上也有气泡，这可能是什么察到锌片上也有气泡，这可能是什么原因原因? 试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池原电池 Zn + 2AgNO3=Zn(

19、NO3)2+2Ag 2Fe3+Fe=3Fe2+(-)Zn AgNO3 C(+) (-)(-) Fe Fe2(SO4)3 C (+)(+) X X、Y Y、Z Z、W W四种金属片进入稀盐酸中四种金属片进入稀盐酸中, ,用用导线连接导线连接, ,可以组成原电池可以组成原电池, ,实验结果如下图所示实验结果如下图所示: :则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为_ZYXW三、原电池的基本类型三、原电池的基本类型1 1、只有负极与电解质溶液反应、只有负极与电解质溶液反应(-)Zn|(-)Zn|稀稀H H2 2SOSO4 4(aq)|Cu(+)(aq)|Cu(+)(-)Cu

20、|FeCl(-)Cu|FeCl3 3(aq)|C(+)(aq)|C(+)负极：负极：M-xeM-xe- -=M=Mx+x+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2 2、两个电极都参与反应、两个电极都参与反应资料资料P P137137 思维误区诊断思维误区诊断可充电电池可充电电池纽扣电池纽扣电池电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气负极可燃性气

21、体失电子，正极助燃性气体得电子体得电子电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液3 3、两个电极都不参与反应、两个电极都不参与反应用惰性电极，燃料电池用惰性电极，燃料电池资料资料P P139139 14 14一、干电池一、干电池 书书9999页页 为什么干电池使用一段时间后会变软？为什么干电池使用一段时间后会变软？气涨？漏液？且漏出的液体有强腐蚀性？气涨？漏液？且漏出的液体有强腐蚀性？(-)Zn|(-)Zn|糊状糊状NHNH4 4Cl+MnOCl+MnO2 2+ +炭黑炭黑|C(+)|C(+) Zn Zn在放电过程中被消耗在放电过程中被消耗,Zn,Zn皮变簿皮变簿, ,所以变软所以变软; ;

22、 在放电过程中生成了在放电过程中生成了H H2 2和和NHNH3 3, ,所以气涨所以气涨; ; 在放电过程中产生了在放电过程中产生了H H2 2O,O,使糊状使糊状NHNH4 4ClCl变稀变稀, ,且且ZnZn皮变皮变软软, ,所以易漏液所以易漏液; ;而而NHNH4 4+ +水解水解呈酸性呈酸性, ,所以该液体有强腐蚀所以该液体有强腐蚀性性. .电量小电量小二、铅蓄电池二、铅蓄电池可充电电池可充电电池(-)Pb|H(-)Pb|H2 2SOSO4 4(aq)|PbO(aq)|PbO2 2(+)(+)负极：负极：Pb-2ePb-2e- -=Pb=Pb2+2+ Pb Pb2+2+SO+SO4

23、42-2-=PbSO=PbSO4 4Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e- -=PbSO=PbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O总反应：总反应：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O放电放电充电充电？铅蓄电池在使用后需补充水？铅蓄电池在使用后需补充水 水要蒸发而损失，同时要保持水要蒸发而损失，同时要保持H H2 2SOSO4 4浓浓度在一定范围度在一定范围铅蓄电池铅蓄电池三、银锌电池三、银锌电池

24、(-)Zn|KOH(aq)|Ag(-)Zn|KOH(aq)|Ag2 2O O、C (+)C (+)负极：负极：Zn+2OHZn+2OH- - -2e -2e- -=ZnO+H=ZnO+H2 2O O正极正极: Ag: Ag2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e- -=2Ag+2OH=2Ag+2OH- -总反应总反应: Ag: Ag2 2O+Zn 2Ag+ZnOO+Zn 2Ag+ZnO可充电的银锌电池可充电的银锌电池2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Ag Ag2 2O+Zn+HO+Zn+H2 2O O放电放电充电充电四、锂电池：四、锂电池：优点：优点：高能、质轻、电压高、工高能、

25、质轻、电压高、工作效率高和储存时间长。作效率高和储存时间长。用途：用途：电脑、照相机、手表、心电脑、照相机、手表、心脏起搏器、手机，以及火箭、导脏起搏器、手机，以及火箭、导弹的动力电源。弹的动力电源。负极负极( (锂锂):8Li-8e-=8Li):8Li-8e-=8Li+ + 正极正极(C):3SOCl(C):3SOCl2 2+8e+8e- -=SO=SO3 32-2-+2S+6Cl+2S+6Cl- - 8Li+3SOCl 8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S电解质为：四氯化铝锂电解质为：四氯化铝锂(LiAlCl(LiAlCl4 4) )

26、溶解在亚硫酸氯溶解在亚硫酸氯(SOCl(SOCl2 2) )中组成中组成. .五、新型电池五、新型电池: 氢氧燃料、甲烷燃料电池氢氧燃料、甲烷燃料电池.负极：负极：2H2H2 2 - 4e - 4e- - = 4H = 4H+ +正极：正极：O O2 2 + 4H + 4H+ + + 4e + 4e- - = 2H = 2H2 2O O总反应：总反应：2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O资料资料13913914 14 14314315 15 1441441818优点：能量转化率高、优点：能量转化率高、 不污染环境。不污染环境。电解质电解质: :稀硫酸稀硫酸负极负极: 2H: 2H

27、2 2+4OH+4OH- -4e-4e- - =4H=4H2 2O O正极正极: : O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - =4OH=4OH总反应总反应: 2H: 2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O负极负极: CH: CH4 4+10OH+10OH- -8e-8e- -=CO=CO3 32-2-+7H+7H2 2O O正极正极: 2O: 2O2 2+4H+4H2 2O+8eO+8e- -=8OH=8OH- -总反应总反应: CH: CH4 4+2O+2O2 2+2KOH=K+2KOH=K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O若氢氧燃料电池的电解质为若氢氧燃料

28、电池的电解质为KOH,KOH,则电极反应为则电极反应为: :甲烷燃料电池甲烷燃料电池: : 该电池用金属铂插入该电池用金属铂插入KOHKOH溶液溶液中作电极中作电极, ,在两极上分别通甲烷和氧气在两极上分别通甲烷和氧气. . 作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的电池？假如你是一个电池的研究生产者，你应该电池？假如你是一个电池的研究生产者，你应该开发生产怎样的电池？开发生产怎样的电池？ 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成或空气进行电化学反应时释放出来的化学

29、能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发电的，约为火力发电的2 2倍。这是因为火力发电中放出的倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于气污染都接近零；燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代末，经年代末，经反复试验、改进，到上世纪反复试验、改进，到上世纪6060年代才开始进入实用阶段。年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：第一代燃料电池的大致情况如下： 大有发展前景的燃料电

30、池大有发展前景的燃料电池 可用两个多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）可用两个多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）插入作为电解质的插入作为电解质的30%30%的的KOHKOH水溶液中，氧气和水溶液中，氧气和 氢气氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应：的电化学反应：负极负极:2H:2H2 2+4OH+4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O, O, 正极正极:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -总反应为总反应为:2H:2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O 该类型的燃该类型

31、的燃料电池曾在料电池曾在19671967年首次被用作阿年首次被用作阿波罗宇宙飞船的波罗宇宙飞船的电源。电源。燃料电池燃料电池负极负极正极正极负极负极 正极正极负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+O2 + 4H+ 4e-= 4H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-中性中性酸性酸性碱性碱性介质介质电池反应：电池反应： 2H2H2 2 +O +O= 2H= 2H2 2O O电池反应：电池反应： 2H2H2 2 + + = 2H= 2H2 2O O 负极负极正极正极负极

32、负极 正极正极2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ + O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e- -+2O+2O2 2=2H=2H2 2O O O O2 2+4e+4e- -=2O=2O2 2 固体燃料电池固体燃料电池不同介质不同介质作为地球村的一员，无论是电池的研究者，生产商，还是消费者，我们都应承担什么义务？绿色电池种种绿色电池种种 迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍金属氢化物镍电池电池与镉镍

33、电池有相同的工作电压与镉镍电池有相同的工作电压(12(12伏伏) )，但由于采用了，但由于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。 锂离子蓄电锂离子蓄电池池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为构成，其工作电压为3636伏，因此一个锂离子电池相当三个伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池可充电碱锰电池是在碱性锌锰是在碱

34、性锌锰原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。电使用几十次至几百次。太阳能电池太阳能电池利用利用PNPN结的光电效结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少电具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源

35、的地域广泛采用。广泛采用。BCBC 一种新型燃料电池一种新型燃料电池, ,以镍板为电极插入以镍板为电极插入KOHKOH溶溶液中液中, ,分别向两极通入乙烷和氧气分别向两极通入乙烷和氧气, ,电极反应为电极反应为: : C C2 2H H6 6+18OH+18OH- -14e-=2CO-14e-=2CO3 32-2-+12H+12H2 2O; O; 7H 7H2 2O+ OO+ O2 2+14e-=14OH+14e-=14OH- -. .有关此电池的推断正确的是有关此电池的推断正确的是( )( ) A. A.通氧气的电极为负极通氧气的电极为负极, ,通乙烷的电极为正极通乙烷的电极为正极. . B

36、. B.参加反应的氧气与乙烷的物质的量之比参加反应的氧气与乙烷的物质的量之比:7:2:7:2 C. C.放电一定时间后放电一定时间后KOHKOH的物质的量浓度将下降的物质的量浓度将下降 D.D.在电解质溶液中在电解质溶液中COCO3 32-2-离子向正极移动离子向正极移动. .1 12 21 12 2练一练：练一练：氢镍电池是近年来开发出来的可充电电氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池池, ,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池它可以取代会产生镉污染的镉镍电池. .氢镍电氢镍电池总反应是池总反应是 H H2 2+NiO(OH) Ni(OH)+NiO(OH) Ni(OH)2 2. .根据反应式判断根

37、据反应式判断, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.电池放电时电池放电时, ,电池负极周围溶液的电池负极周围溶液的PHPH不断增大不断增大. .B.B.电池放电时电池放电时, ,镍元素被氧化镍元素被氧化. .C.C.电池充电时电池充电时. .氢元素被还原氢元素被还原. .D.D.电池放电时电池放电时H H2 2是负极是负极. .放电放电充电充电CDCD 有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体内血液中有一定浓度的靠人体内血液中有一定浓度的O O2 2和和H H

38、2 2O O进行工作，进行工作，其正极材料是其正极材料是 ，电极反应式电极反应式 ，负极材料是负极材料是 , ,电极反应式为电极反应式为 。PtPtO O2 2 + 2H+ 2H2 2O + 4eO + 4e- - = 4OH= 4OH- -ZnZnZn - 2eZn - 2e- - = Zn= Zn2+2+ 我国首创的以铝我国首创的以铝空气空气海水电池为能源海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的O O2 2使使AlAl不不断氧化而源源产生电流断氧化而源源产生电流. .只

39、要把灯放入海水中只要把灯放入海水中, ,数分钟后就会发出耀眼的闪光数分钟后就会发出耀眼的闪光, ,其能量比干电池其能量比干电池高高20205050倍倍. .试推测此种新型电池可能的基本结试推测此种新型电池可能的基本结构构: :负极是负极是 , ,电极反应式为电极反应式为 ; ;正极是正极是 , ,电极反应式为电极反应式为 . .AlAl4Al-12e4Al-12e- -=4Al=4Al3+3+3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- -=12OH=12OH- -O O2 2 耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座1515层楼高的层楼高的自由女神，

40、历来被认为是美国的象征。然而，经过近百自由女神，历来被认为是美国的象征。然而，经过近百年的风风雨雨，她和人一样，已经生病了。年的风风雨雨，她和人一样，已经生病了。 她究竟患了什么疾病呢？最近，美、法两国组织了一她究竟患了什么疾病呢？最近，美、法两国组织了一个调查小组，对她进行了全面体检，结果，大吃了一惊个调查小组，对她进行了全面体检，结果，大吃了一惊 。原来，他们发现，自由女神近百年来一直受着一种疾。原来，他们发现，自由女神近百年来一直受着一种疾病的折磨，那就是病的折磨，那就是电化学电化学腐蚀。自由女神的外壳材料是腐蚀。自由女神的外壳材料是铜，而支撑整个雕塑的内支架却是铁，在它们之间被浸铜，而

41、支撑整个雕塑的内支架却是铁，在它们之间被浸透油的毛毯隔开。时间长了，毛毯失去了隔离作用，大透油的毛毯隔开。时间长了，毛毯失去了隔离作用，大西洋潮湿的带着盐分的空气不断地向自由女神进攻西洋潮湿的带着盐分的空气不断地向自由女神进攻, , 无无数的原电池便在自由女神的身上形成，这种原电池以铁数的原电池便在自由女神的身上形成，这种原电池以铁为负极，铜为正极；夹带着含有盐份的湿空气正好在两为负极，铜为正极；夹带着含有盐份的湿空气正好在两极之间起电解质溶液的作用。极之间起电解质溶液的作用。 请问：你有什么方法可以阻止这种现象的继续发生？请问：你有什么方法可以阻止这种现象的继续发生？ 一、金属的腐蚀一、金属

42、的腐蚀1 1、合金或金属与周围接触到的气体或液体进行、合金或金属与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化学反应而腐蚀损耗的过程2 2、金属腐蚀的实质：都是金属原子失去电子被、金属腐蚀的实质：都是金属原子失去电子被氧化的过程氧化的过程 M - neM - ne- - = M= Mn+n+3 3、金属腐蚀的分类、金属腐蚀的分类 化学腐蚀：化学腐蚀：金属与接触到的物质金属与接触到的物质(O(O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2) )直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的腐蚀直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的腐蚀 电化腐蚀：电化腐蚀：不纯的金属跟电解质接触，发生原电不纯的金属跟电解质接触

43、，发生原电池反应，较活泼的金属被氧化损耗的腐蚀。包括：池反应，较活泼的金属被氧化损耗的腐蚀。包括：析氢腐蚀析氢腐蚀( (酸性较强环境酸性较强环境) )；吸氧腐蚀吸氧腐蚀( (酸性较弱酸性较弱或中性环境或中性环境) )化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件 本质本质相互相互关系关系金属与非电解质或有金属与非电解质或有腐蚀性气体直接接触腐蚀性气体直接接触（O O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等）等）不纯金属或合金与不纯金属或合金与电解质溶液接触电解质溶液接触现象现象无电流无电流微弱的电流微弱的电流金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金

44、属被氧化金属失去电子被氧化的过程，两者同时金属失去电子被氧化的过程，两者同时发生，但电化学腐蚀更普遍发生，但电化学腐蚀更普遍FeFe2+2+O2 OH-CFeFe2e- 吸氧腐蚀吸氧腐蚀FeFe2+2+ H+ H2 CFeFe2e-析氢腐蚀析氢腐蚀酸性环境酸性环境微酸性或微酸性或中性环境中性环境电化腐蚀之析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较电化腐蚀之析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀电压电压 条件条件速率速率正极正极负极负极溶液溶液 0.204V 0.204V1.433V1.433V 水膜酸性较强水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 2H 2H+ +2e+2e- -=

45、H=H2 2O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- - Fe-2e-=Fe Fe-2e-=Fe2+2+ Fe Fe2+2+ 2OH+ 2OH- - =Fe(OH) =Fe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2 +O +O2 2 + 2H + 2H2 2O = 4Fe(OH)O = 4Fe(OH)3 3 2Fe(OH)2Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O较快较快较慢较慢铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？你能否让你能否让“刀不用不生锈刀不用不生锈”？白口铁白口铁( (镀锌铁镀锌铁) )与马口

46、铁与马口铁( (镀锡铁镀锡铁) )谁耐用谁耐用? ?为什么铜与铝线不能拧在一起接线路？为什么铜与铝线不能拧在一起接线路？为什么在船只吃水线以下常有一空间贮有为什么在船只吃水线以下常有一空间贮有Zn?Zn? 如图如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：置数天观察：若试管内液面上升，则溶液呈若试管内液面上升，则溶液呈 性性, ,发生发生 腐蚀腐蚀, ,写出正负极电极反应式写出正负极电极反应式负极负极： 正极正极 ; ;若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐腐蚀，写出正负极电极反应式：蚀，写出正负极电极反应式：负极负极 . . 正极正极 。中性

47、或微酸性中性或微酸性 吸氧吸氧FeFe2e2e- -FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH酸性酸性析氢析氢FeFe2e2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -H H2 2 甲甲乙乙 为了研究电解质溶液对金属腐蚀的影响为了研究电解质溶液对金属腐蚀的影响, ,设设计如下实验计如下实验, ,金属为铁钉金属为铁钉, ,甲试管中为甲试管中为NaClNaCl溶液溶液, ,乙试管中为乙试管中为NHNH4 4ClCl溶液溶液. . 数天后观察到的现象是数天后观察到的现象是 . . 甲中正极反应为甲中正极反应为 . . 乙中正极反应为乙中正极反应为 .

48、. 试管中残留气体的平均试管中残留气体的平均相对分子质量的变化为相对分子质量的变化为甲甲 乙乙 . .左升右降左升右降O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2变小变小变小变小二、金属腐蚀的快慢二、金属腐蚀的快慢1 1、电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐、电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀2 2、同种金属的腐蚀、同种金属的腐蚀相同条件之下，比较电相同条件之下，比较电解质溶液的导电能力，导电能力越强，金属越解质溶液的导电能力，导电能力越强，金属越容易被腐蚀容易被腐蚀3 3、空气中、空气中O O2 2的浓度越大的浓度越大, ,越易腐蚀越易腐蚀活泼性相差越大，越容易被腐蚀活泼性相差越大，越容易被腐蚀 电解质溶液的导电能力越强电解质溶液的导电能力越强, ,越容易