高中化学电池部分（课堂PPT）

1、1化学能转化为电能化学能转化为电能电池电池2整个装置是如何形成电流的闭合回路的整个装置是如何形成电流的闭合回路的?电极反应式及总式该如何书写？电极反应式及总式该如何书写？CuZn-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3 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu设计一个原电设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。池，画出示意图，写出电极反应。负极：负极：Fe 2e- =Fe2+ 正极：正极：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4原电池的两极是否一定要插入同一池内原电池的两极是否一

2、定要插入同一池内? ?4盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？ 使使Cl-向锌盐方向移动，向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使向铜盐方向移动，使Zn盐和盐和Cu盐溶液一直保盐溶液一直保持电中性，从而使电子持电中性，从而使电子不断从不断从Zn极流向极流向Cu极。极。氧化还原反应得以继续氧化还原反应得以继续进行进行 盐桥的作用则是沟通内盐桥的作用则是沟通内电路电路盐桥：在盐桥：在U U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KClKCl溶液和琼胶作成的冻胶。溶液和琼胶作成的冻胶。5二、利用自发的氧化还原反应设计电池二、利用自发的氧化还原反应设计电池1. 1. 利用利用“还升失氧，氧降得还还升失氧，氧降得还

3、”在已知氧化还原反应在已知氧化还原反应拆拆 分为两个半反应；分为两个半反应； 根据根据“负氧化、正还原负氧化、正还原”找出找出正、负极材料正、负极材料 3. 3. 选择电极材料的选择电极材料的（1) 1) 电解质溶液一般要能够电解质溶液一般要能够与负极发生与负极发生反应反应（2) 如果两个半反应如果两个半反应分别在两个容器分别在两个容器中进行（中间连中进行（中间连 接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选 择与择与电极材料相同的阳离子电极材料相同的阳离子6根据反应设计原电池：根据反应设计原电池： 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+7依

4、据氧化还原反应设计的原电池如下图所示：依据氧化还原反应设计的原电池如下图所示：2Ag2Ag+ +(aq) + Cu(s) = Cu(aq) + Cu(s) = Cu2+2+(aq)+ 2Ag(s)(aq)+ 2Ag(s) 。8 (09高考）11. 将 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是 A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极D 322FeI222FeI91、燃料电池、燃料电池以硫酸为电解质溶液时：以硫酸为电解质溶液时：

5、负极：负极：2H2 4e- = 4H+正极：正极：O2+ 4H+ +4e- =2H2O总反应：总反应：2H2 +O2 =2H2O三、化学电源三、化学电源10以以KOH为电解质溶液时：为电解质溶液时：负极：负极：2H2 +4OH- 4e- = 2H2O正极：正极：O2+ 2H2O +4e- =4OH-总反应：总反应：2H2 +O2 =2H2O11氢氧燃料电池电极反应氢氧燃料电池电极反应总反应：总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2H2 + 4

6、OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-12练练1某海军航空站安装的某海军航空站安装的MCFC型燃料电池，其工作型燃料电池，其工作温度为温度为600，所用燃料为，所用燃料为H2，电解质为，电解质为熔融熔融K2CO3， 电池的总反应为电池的总反应为2H2O2=2H2O， 负极反应为负极反应为H2CO3 2-2e=H2OCO2，请写出该电池的正极反应式：请写出该电池的正极反应式： 13总反应：总反应： CH4+2OH-+2O2= CO3 2 -+3H2OCH4、O2、NaOH溶液组成的燃料电池溶液组成的燃料电池正极：正极：2O2+4H2O+8e=8OH-负极：

7、负极：CH4+10OH-8e=CO32-+7H2O14总反应：总反应：CH4+2O2= CO2+3H2OCH4、O2、盐酸溶液组成的燃料电池、盐酸溶液组成的燃料电池正极：正极：2O2+8H+8e=8H2O 负极：负极：CH4-8e+2H2O =CO2+8H+15（09江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是如图所示。关于该电池的叙述正确的是 A该电池能够在高温下工作该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：电池的负极反应为： C6H12O66H2O24e6CO224HC放电过程中，放电过程中，H从正极区向负极

8、区迁移从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗在电池反应中，每消耗1mol氧气氧气，理论上能生成标准，理论上能生成标准 状况下状况下CO2气体气体22.4/6 L16铅蓄电池是以充满铅蓄电池是以充满海绵状灰铅海绵状灰铅的铅板和另一充满的铅板和另一充满二氧化铅二氧化铅的铅板组成，用的铅板组成，用H2SO4作电解液作电解液。总反应式为：总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O（1）写出放电时的正、负极反应式）写出放电时的正、负极反应式正极正极:_负极负极:_（2）试写出充电时的阳、阴极反应式）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极阳极:_阴极阴极:_PbO2+4H+SO42-

9、+2e- PbSO4+2H2OPb+ SO42-2e- PbSO4PbSO4+2H2O-2e- PbO2 + 4H+SO42- PbSO4 +2e- Pb + SO42-2. 二次电池二次电池(可充电电池可充电电池)17 （10年高考）11铅蓄铅蓄电池电池的工作原理如下，下列判断不正确的是的工作原理如下，下列判断不正确的是 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。 AK闭合时，闭合时，d电极反应式：电极反应式： PbSO42H2O2e-PbO24H+SO42-B当电路中转移当电路中转移0.2 mol e-时时,中消耗的中消耗的H2SO4为为0.2 molCK闭合时，闭合时，中中SO42-

10、向向c电极迁移电极迁移DK闭合一段时间后，闭合一段时间后，可单独作为原电池，可单独作为原电池，d电极为正极电极为正极dcbaKPbPbPbPbPbPbO2PbSO430%H2SO4C原电池原电池正极正极 负极负极阴极阴极 阳极阳极18关于铅蓄电池的说法正确的是关于铅蓄电池的说法正确的是A在放电时，正极发生的反应是在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO42(aq)= PbSO4(s) +2eB在放电时，该电池的负极材料是铅板在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是在充电时，阳极发生的反应是 PbS

11、O4(s)+2e= Pb(s)+ SO42(aq)1920(1)银银锌电池锌电池 负极是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极是Ag2O： Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH- 电池总反应： Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2pH变化变化负极：减小负极：减小正极：增大正极：增大电极分别为电极分别为Zn和和Ag2O，电解质溶液为电解质溶液为KOH溶液。溶液。3. 一次电池一次电池21(2) 碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳 负极是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极是MnO2： 2MnO2+

12、2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH- 电池总反应： Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)222四、原电池的应用四、原电池的应用1. 加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。池时反应速率增大。问：实验室用问：实验室用Zn与稀与稀H2SO4反应来制备氢气，反应来制备氢气，如果实验室没有如果实验室没有纯的锌纯的锌能否用能否用粗锌粗锌代替，这样代替，这样做有没有影响。做有没有影响。23Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH

13、4Cl混合溶液。混合溶液。（1）该电池的负极材料是）该电池的负极材料是。电池工作。电池工作时，电子流向时，电子流向（填（填“正极正极”或或“负负极极”）。）。（2）若）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 除去除去Cu2+，最好选用下列试，最好选用下列试剂中的剂中的（填代号）。（填代号）。a.NaOH b.Znc.Fe d.NH3H2O09山东卷：山东卷：242、比较金属的活泼性、比较金属的活泼性迁移应用迁移应用2 X X、Y Y、Z Z、W W四块金属分别用导线两两相连四块金属分别用导线两两相连

14、浸入稀硫酸中组成原电池。浸入稀硫酸中组成原电池。X X、Y Y相连时，相连时，X X为负极；为负极；Z Z、W W相连时，电流方向是相连时，电流方向是WZWZ；X X、Z Z相连时，相连时，Z Z极极上产生大量气泡；上产生大量气泡；W W、Y Y相连时，相连时，W W极发生氧化反应。极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是据此判断四种金属的活动性顺序是( () )A.XA.XZ ZW WY YB.ZB.ZX XY YW WC.XC.XY YZ ZW WD.YD.YW WZ ZX X25练习练习2. X、Y、Z、W四种金属片浸入稀盐酸中四种金属片浸入稀盐酸中,用用导线连接导线连接,可以组成

15、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_ZYXW263. 3. 用于金属的防护用于金属的防护(1) (1) 原电池法保护的金属：原电池法保护的金属： 制品作原电池制品作原电池 极而得到保护，极而得到保护，接一种活泼性更接一种活泼性更 的金属的金属 例如，要保护一个铁质的输水管道或钢例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。原电池的负极。 (2) (2) 电解法保护金属：电解法保护金属： 制品作原电池接电源制品作原

16、电池接电源 极而得到保护极而得到保护27（3) 改变金属的内部结构改变金属的内部结构， 如：将钢铁制成不锈钢。如：将钢铁制成不锈钢。（4) 在金属表面覆盖保护层，在金属表面覆盖保护层， 如：涂油漆、镀如：涂油漆、镀Zn、镀、镀Sn、镀、镀Cr等。等。28O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应 负极负极 正极正极 总反应式总反应式 联系联系 更普遍更普遍 水膜酸性较强水膜酸性较强（pH4.3pH4.3） 水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性FeFe FeFe2+2+2e+2e- -2H2H+ +2e+2e- - H H2 2

17、4OH4OH- -Fe+2HFe+2H+ + FeFe2+2+ +H H2 22Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O O2Fe2Fe（OH)OH)2 2吸氧腐蚀吸氧腐蚀五五. 电化学腐蚀电化学腐蚀含义含义: 不纯的金属与电解质溶液接触时不纯的金属与电解质溶液接触时, 形成原电池反形成原电池反应应, 较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀.29A.A.B.B.C.C.D.D.自我诊断自我诊断4.4.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由 快到慢的顺序为快到慢的顺序为（）30 判断金属腐蚀快慢的规判断金属腐蚀快

18、慢的规律律 （1 1）电解池原理引起的腐蚀）电解池原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐蚀蚀 化学腐蚀化学腐蚀 有防护措施的腐蚀。有防护措施的腐蚀。 （2 2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液溶液 弱电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液。非电解质溶液。 （3 3）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。蚀越快。 （4 4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。越大，腐蚀越快。指点迷津指点迷津31钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁表

19、面形成的微小原电池示意图32 (09上海卷上海卷13)右图装置中，右图装置中，U型管内为红墨水，型管内为红墨水，a、b试试管内分别盛有管内分别盛有食盐水食盐水和和氯化铵氯化铵溶液，各加入溶液，各加入生铁生铁块，块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ） A生铁块中的碳是原电池的正极生铁块中的碳是原电池的正极 B红墨水柱两边的液面变为左低右高红墨水柱两边的液面变为左低右高 C两试管中相同的电极反应式是：两试管中相同的电极反应式是： Fe - - 2e- = Fe2+ Da试管中发生了吸氧腐蚀，试管中发生了吸氧腐蚀， b试管中发生了析氢腐蚀试管中发生了析氢腐蚀

20、33迁移应用迁移应用3 3 如图所示，甲池中电池反应式为如图所示，甲池中电池反应式为2Fe2Fe3+3+Cu+Cu 2Fe 2Fe2+2+Cu+Cu2+2+，已知，已知B B电极质量不电极质量不变，变，C C、D D为石墨电极，乙池中为为石墨电极，乙池中为200 mL200 mL饱和饱和NaClNaCl溶液。溶液。34回答下列问题：回答下列问题：（1 1）A A极为极为极（填极（填“正正”或或“负负”），电），电极材料为极材料为，发生，发生 （填（填“氧氧化化”或或“还原还原”）反应。）反应。（2 2）写出乙池的电极反应式：）写出乙池的电极反应式：阳极反应式为阳极反应式为；阴极反应式为阴极反应

21、式为。（3 3）A A电极质量减少电极质量减少0.64 g0.64 g时，此时乙池中电解液的时，此时乙池中电解液的pHpH为为（忽略反应过程中溶液体积的变化）（忽略反应过程中溶液体积的变化）, ,C C电极上产生的气体在标准状况下的体积为电极上产生的气体在标准状况下的体积为L L。35（4 4）在实验中，欲从甲池反应后的废液中回收铜，）在实验中，欲从甲池反应后的废液中回收铜，并重新制得纯净的并重新制得纯净的FeClFeCl3 3溶液，简述操作步骤及有关溶液，简述操作步骤及有关反应原理（用离子方程式表示）反应原理（用离子方程式表示） 。解析解析 （1 1）由于）由于B B电极质量不变，则电极质量

22、不变，则A A极材料为极材料为CuCu，B B极为正极。极为正极。（2 2）乙池电解饱和）乙池电解饱和NaClNaCl溶液，且溶液，且C C为阳极，为阳极，D D为阴为阴极。极。（3 3）A A极质量减少极质量减少0.64 g0.64 g，电子转移，电子转移0.02 mol0.02 mol，则，则乙乙池产生池产生0.02 mol OH0.02 mol OH- -，生产，生产0.01 mol H0.01 mol H2 2。（4 4）可利用）可利用FeFe置换出置换出Cu,Cu,再用再用ClCl2 2将将FeFe2+2+氧化即可。氧化即可。36思 考 把把铁棒铁棒和和铜棒铜棒用导线连接后放入用导线

23、连接后放入稀硫酸稀硫酸中中能否形成原电池能否形成原电池 把把铁棒铁棒和和铜棒铜棒用导线连接后放入用导线连接后放入氯化钠氯化钠中中能否形成原电池能否形成原电池37五五.电极反应式的书写电极反应式的书写1. 根据氧化还原反应根据氧化还原反应2. 直接写电极反应式：（产物在直接写电极反应式：（产物在电解质电解质中要能中要能稳定存在稳定存在）负极：还原剂负极：还原剂-ne-氧化产物氧化产物正极：氧化剂正极：氧化剂+ne-还原产物还原产物3.复杂燃料电池（复杂燃料电池（如甲烷燃料电池如甲烷燃料电池）负极反应式原电池反应式正极反应式（消氧气负极反应式原电池反应式正极反应式（消氧气）氧化剂 + 还原剂 =

24、还原产物 + 氧化产物+-ne-38 2、将、将Mg条、条、Al条平行插入一定浓度的条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，溶液中，用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是述中正确的是( ) AMg比比Al活泼，活泼，Mg 失去电子被氧化成失去电子被氧化成Mg2+ B负负极反应式为：极反应式为：Al3e+4OHAlO2 +2H2O C该电池的内外电路中，电流均是由电子定该电池的内外电路中，电流均是由电子定 向移动形成的向移动形成的 DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立是电池正极，开始工作时溶液中会立 即有白色沉淀析出即有白色沉淀析出39Mg AlAX X溶液溶液