原电池原理及应用

原电池原理及应用第一页，共二十六页，2022年，8月28日问题1:下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过?下列装置是否为原电池?第二页，共二十六页，2022年，8月28日构成原电池条件①电解质溶液②活泼性不同的两电极③形成闭合回路第三页，共二十六页，2022年，8月28日问题2：有电流说明有电能产生,电能是怎样转化来的?例1、Zn、Cu作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：①Cu作____极,②Zn作____极电极反应式是：负极___________,正极_____________,总反应式是___________________________正负Zn

-2e-=Zn

2+2H++2e-=H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑第四页，共二十六页，2022年，8月28日第五页，共二十六页，2022年，8月28日1、原电池的反应原理自发进行的氧化还原反应化学能转化为电能2、原电池电极的判断负极—相对活泼-失电子-电子流出-发生氧化反应正极—相对不活泼-得电子-电子流入-发生还原反应3.离子移动方向：阳离子正极，阴离子负极第六页，共二十六页，2022年，8月28日知识拓展：

原电池是由两个半电池组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是半反应即电极反应。所以半电池又叫电极。第七页，共二十六页，2022年，8月28日盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。这种装置能将化学能转变为电能，称为原电池（PrimaryCell）

盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。这样可以大大提高电池效率。第八页，共二十六页，2022年，8月28日原电池电极反应式的书写注意事项：（1）

找出两极放电的物质，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。小结第九页，共二十六页，2022年，8月28日原电池应用负极（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(酸性）常用电池的电极反应和电池总反应式书写第十页，共二十六页，2022年，8月28日2、铅蓄电池负极Pb：Pb+SO42--2e-=PbSO4正极PbO2：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：第十一页，共二十六页，2022年，8月28日钮扣电池：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第十二页，共二十六页，2022年，8月28日电极:Pt制作的惰性电极电解质溶液:KOH溶液负极:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正极:O2+2H2O+

4e-＝4OH-

总反应：2H2+O2＝2H2O拓展创新氢氧燃料电池若为酸性介质，试写出电极反应式？思考:负极：2H2-4e-＝4H+正极:O2+4H++4e-＝2H2O4、新型燃料电池(氢氧燃料电池/甲烷电池/煤气电池/海水-空气电池)第十三页，共二十六页，2022年，8月28日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)36、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。第十四页，共二十六页，2022年，8月28日1、2、金属阳离子失e-氧化反应金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）金属腐蚀及防护金属原子金属腐蚀的本质：3、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化—还原）而腐蚀损耗的过程。第十五页，共二十六页，2022年，8月28日钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的腐蚀第十六页，共二十六页，2022年，8月28日钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图第十七页，共二十六页，2022年，8月28日Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系第十八页，共二十六页，2022年，8月28日钢铁腐蚀的防护：例6：改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。⒈A.C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；B.D.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港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，其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；（D）它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；第十九页，共二十六页，2022年，8月28日2.金属表面覆盖保护层3.电化学保护法原理：原理：如油漆、油脂等，电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。——牺牲阳极的阴极保护法形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。第二十页，共二十六页，2022年，8月28日牺牲阳极的阴极保护法示意图第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日练习：下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是

A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀小结第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日

例1：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____________，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__________________，则其负极反应可表示为_________________________

。

2H2-4e-+4OH-=4H2O

2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-第二十四页，共二十六页，2022年，8月28日例2：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。请写出图中甲烷燃料电池中a极的电极反应式：

，此时电池内总的反应式。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第二十五页，共二十六页，2022年，8月28日

例3：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（）①每消耗1molCH4可以向外电路提供