化学能与电能

化学能与电能第1页，课件共23页，创作于2023年2月判断下列几个学生设计的装置，能形成原电池的是？第2页，课件共23页，创作于2023年2月写出下列原电池的电极反应、总反应1、Cu—Fe与稀硫酸2、Zn—石墨与稀硫酸3、Fe—Ａl与稀硫酸4、Cu—Zn与CuCl2溶液5、Fe—Zn与一个西红柿6、Cu—石墨与FeCl3溶液7、Fe—Zn与CuCl2溶液第3页，课件共23页，创作于2023年2月二、发展中的化学电源1.干电池锌锰干电池：属于一次性电池，其负极反应为正极反应为2NH4++2e-2NH3+H2广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。ZnZn2++2e-第4页，课件共23页，创作于2023年2月2.充电电池：充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。

铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。第5页，课件共23页，创作于2023年2月铅蓄电池电极反应：负极：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝

PbSO4+2H2O

铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电第6页，课件共23页，创作于2023年2月

镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。负极：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2

正极2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-镍氢电池充电电池

负极：H2+2OH--2e-=2H2O

第7页，课件共23页，创作于2023年2月燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（负极）；电解液；空气／氧气电极（正极）。3、燃料电池氢氧燃料电池的工作原理是：负极氢气被氧化失去电子，或称“燃烧掉了”。这些负电子流到电池的正极，同时，余下的氢离子通过电解液被送到正极。在正极，与氧气发生反应并从正极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。第8页，课件共23页，创作于2023年2月负极H2：2H2-4e-=4H+正极O2：O2+2H2O

+4e-=4OH-总反应：2H2+

O2

=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。第9页，课件共23页，创作于2023年2月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

第10页，课件共23页，创作于2023年2月介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知识拓展】第11页，课件共23页，创作于2023年2月新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：负极：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-＝8OH-总反应：

CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O第12页，课件共23页，创作于2023年2月钮扣电池：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，银-锌钮扣电池负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正极：Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag4、其它电池第13页，课件共23页，创作于2023年2月铝-空气-海水电池负极：4Al-12e—=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e—=12OH—总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3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14页，课件共23页，创作于2023年2月（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。第15页，课件共23页，创作于2023年2月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。

第16页，课件共23页，创作于2023年2月

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8mole-②负极上CH4失去电子，电极反应式：

CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后，溶液PH不断升高A.①②B.①③C.①④D.③④A第17页，课件共23页，创作于2023年2月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-=4CO22CO+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-

。

第18页，课件共23页，创作于2023年2月原电池原理的应用：１)利用原电池原理设计新型化学电池；２)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；３)进行金属活动性强弱比较；４)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。第19页，课件共23页，创作于2023年2月金属腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀：金属或合金因发生原电池反应所引起的腐蚀。金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。电化学腐蚀主要包括吸氧腐蚀和析氢腐蚀第20页，课件共23页，创作于2023年2月吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应(C)负极反应(Fe)其他反应水膜呈弱酸性或中性O2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(