专题课题原电池

关于专题课题原电池一、知识预备1、原电池概念：把化学能转化为电能的装置。原电池形成的基本条件：①两个活泼性不同的电极；③形成闭合回路（或在溶液中接触）。②电解质溶液；反应原理（以铜锌硫酸原电池为例）：负极正极电解质溶液失电子，沿导线传递，有电流产生不断溶解阳离子移向第2页,共19页，2024年2月25日，星期天原电池电极的判断：较活泼的金属电极为负极（或者电子流出的极；或者发生氧化反应的电极）；较不活泼的极为正极（或者电子流入的极；或者发生还原反应的电极）。电极反应：负极：Zn-2e-=Zn2+；正极：2H++2e-=H2↑。丹尼尔电池（铜锌原电池）外电路中电子流向：Zn→检流计→Cu。内电路中离子迁移：通过盐桥,CuSO4溶液中K+迁入,ZnSO4溶液Cl-迁入。正极：Cu2++2e-=Cu负极：Zn-2e-=Zn2+电极反应：第3页,共19页，2024年2月25日，星期天练习1（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。

两极反应式为：正极

；负极

。

该装置将

能转化为

能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为

，总反应方程为

。镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2OMg－2e-=Mg2+化学能电能2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2H++2e-=H2↑第4页,共19页，2024年2月25日，星期天练习2、请根据氧化还原反应:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池。第5页,共19页，2024年2月25日，星期天2、燃料电池概念：将燃料与氧化剂发生氧化还原反应时放出的化学能转化为电能的装置。碱性介质下的氢氧燃料电池：电极反应：负极：2H2–4e-+4OH-=4H2O；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-。电池反应：2H2+O2=2H2O酸性介质下的氢氧燃料电池：电极反应：负极：2H2–4e-=4H+；正极：O2+4e-+4H+=2H2O。电池反应：2H2+O2=2H2O第6页,共19页，2024年2月25日，星期天练习1：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。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中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7页,共19页，2024年2月25日，星期天练习2、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-

总电池反式:.2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2第8页,共19页，2024年2月25日，星期天已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。

放电时：负极：正极：充电时：阴极：阳极：Fe-2e+2OH-=Fe(OH)2NiO2+2e+2H2O=Ni(OH)2+2OH-Fe(OH)2+2e=Fe+2OH-Ni(OH)2+2OH--2e=NiO2+2H2O第9页,共19页，2024年2月25日，星期天3、电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀含义电子得失电流腐蚀现象实例金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触,发生氧化还原反应而消耗的过程.不纯金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应而消耗的过程。金属直接将电子转移有氧化性的物质.活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质.无电流产生.有微弱电流产生.金属单质.较活泼金属.金属与Cl2、O2等物质直接反应。钢铁在潮湿空气中被腐蚀。第10页,共19页，2024年2月25日，星期天条件正极反应负极反应电池反应溶液反应水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-析氢腐蚀吸氧腐蚀（主要）Fe-2e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2Fe+2H+==Fe2++H2↑Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(析氢腐蚀）4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O钢铁的腐蚀3、电化学腐蚀第11页,共19页，2024年2月25日，星期天四、金属的防护方法①改变金属内部结构②覆盖保护层③电化学保护法外加电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法1、金属腐蚀快慢的判断电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极2、金属的防护方法第12页,共19页，2024年2月25日，星期天练习．下列叙述正确的是[]A．原电池中阳离子向负极移动B．原电池的负极发生氧化反应C．马口铁(镀锡)的表面一旦破损，铁腐蚀加快D．白铁(镀锌)的表面一旦破损，铁腐蚀加快B、C第13页,共19页，2024年2月25日，星期天1、原电池实验装置的组装：取一块锌片（6cm×3.3cm）和一块铜片（6cm×3.3cm），两者之间放一块海绵（厚度2cm），用橡皮筋固定好，用导线把小灯泡(2.5V0.3A)和锌片、铜片连接起来，插入放有50ml蒸馏水的100ml小烧杯中，组装这样的装置三个备用。二、课题方案设计（1）向三个装置中分别加入10ml的稀硫酸，编号为甲、乙、丙，观察小灯泡是否发光。（2）向甲装置中加入5ml3%的双氧水，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。（3）向乙装置中加入0.5g的重铬酸钾晶体，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。向丙装置中加入0.5g的高锰酸钾晶体，振荡溶液，记录小灯泡发光的时间和亮度。实验操作第14页,共19页，2024年2月25日，星期天加入物质小灯泡发光的时间小灯泡发光的亮度实验结论5ml3%的双氧水约6min灯丝亮重铬酸钾效果最好0.5g重铬酸钾约13min三者中最亮0.5g高锰酸钾约4min较双氧水亮1、原电池实验实验现象与结论：第15页,共19页，2024年2月25日，星期天电极材料：Zn－C（直径1.1cm），与Zn－Cu对比溶液介质：稀硫酸去极化剂：重铬酸钾晶体电极材料：Al－C（直径1.1cm），与Al－Cu对比溶液介质：稀盐酸去极化剂：重铬酸钾晶体按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察现象。电极材料电解液小灯泡发光的亮度实验结论Zn－C稀硫酸亮，可照明碳电极优于铜电极Al－C稀盐酸亮，可照明1、原电池实验电极材料的选择：第16页,共19页，2024年2月25日，星期天将两根碳棒(从1号电池中获取)放在酒精喷灯上灼烧至通红，立即将碳棒投入冷水中骤冷，反复多次(3-5次)至碳棒表面变得粗糙多孔。2、制作氢氧燃料电池（1）粗糙多孔的碳棒的制作（2）电解将经过灼烧的两根碳棒插入2mol/LKNO3溶液中,并与6V直流电源连接,电解至两电极的碳棒上吸附很多小气泡后(时间约20s)切断电源.（3）音乐集成电路的连接原来连接直流电路正极的碳棒与音乐集成电路的正极相连接.第17页,共19页，2024年2月25日，星期天3、金属的电化学腐蚀Ⅰ析氢腐蚀（1）取两根3-5cm长铁钉,用稀盐酸除去铁锈,在其中一根铁钉上疏散地绕几圈细铜丝;（2）把上述两根铁钉分别放入两支试管中,各加入3mL0.1mol/LHCl和2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液.实验操作（1）两者都产生气泡,但绕细铜丝的铁钉产生的气泡更多;（2）绕