原电池原理-详细讲解分类

1、.,2、化学能与电能,原电池：化学能转变为电能的装置,原电池的形成条件： 两个电极 负极、正极 (正极只是用来导电) 当电极都是金属时，比较活泼金属作负极 电极必须插入电解质溶液(绝不能是蔗糖、酒精)； 构成闭合回路(用导线连接或电极直接触)； 能自发发生氧化还原反应。,.,判断下装置能否形成原电池,+,+,+,.,负极反应：Zn 2e- = Zn2+ 发生氧化反应,正极反应：2H+ +2e- = H2 发生还原反应,电池总反应化学方程式书写要求: 得失电子守恒，正、负极反应加合 总反应化学方程式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2,锌铜原电池：(一)稀H2SO4为电解质,电流表发

2、生偏转,电解质溶液PH值,.,负极反应：Zn 2e- = Zn2+ 发生氧化反应,正极反应：Cu2+ +2e- = Cu 发生还原反应,锌铜原电池：(二)稀CuSO4为电解质,电解质溶液PH值,.,外电路,内电路,原电池工作原理：,.,2. X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，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： _,ZYXW,.,负极：Al + 4OH 3e- = AlO2 + 2H2O 正极：2H2O + 2e- = H2+ 2OH 总: 2Al+ 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2 ,稀 硫 酸,负极： Mg 2e- =

3、Mg2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Mg + 2H+ = Mg 2+ + H2 ,特例1,.,负极: Cu 2e- = Cu 2+ 正极: 2H+ + NO3 + e- = NO2 + H2O 总: Cu + 4H+ +2NO3 = 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O,稀H2SO4,负极： Al 3e- = Al 3+ 正极：2H+ + 2e- = H2 总：2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2,特例2,.,1、下列关于下图所示原电池的说法正确的是( ) A 、铝片为正极 B、正极上有H2产生 C、Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有 白色沉淀析出 D、当转

4、移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol H2,Cu,BC,.,饱和KCl琼脂溶胶 盐桥作用： 形成闭合回路， 维持电荷平衡 提高电池效率,.,.,.,.,锌银碱性纽扣电池,负极： 正极： 电解质：,Zn,Ag2O,KOH,总反应：Zn +Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2,.,铅蓄电池,负极： 正极： 电解质：,Pb,PbO2,H2SO4,总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O,.,燃料电池,.,二次电池(充电电池),一次电池,.,.,优点: 1.产物是水，清洁环保; 2.能量转换率较高,超过80% (普通燃烧能量转换率30%左右); 3.可

5、以组合为燃料电池发电站,排放废弃物少, 噪音低,绿色发电站。,(一)氢氧燃料电池,.,(1)中性电解质：例如Na2SO4溶液,H2 - 2e- = 2H+,正极：O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-,(氧化反应), 负极,.,(2)酸性电解质：H2SO4溶液,负极反应： H2 - 2e- = 2H+,O2+2H2O+4e- = 4OH-,负极、正极反应加合： 2H2 - 4e- + O2+ 4H+ +4e- = 4H+ +2H2O,4OH- + 4H+ = 4H2O,正极反应：O2+ 4H+ +4e- = 2H2O,.,(3)碱性电解质：KOH溶液,负极反应：H2- 2e- +2OH-

6、= 2H2O,正极反应：O2 +4e- + 2H2O= 4OH-,H2 - 2e- = 2H+,负极、正极反应加合： 2H2 - 4e- + 4OH- + O2 + 4e- + 2H2O = 4H2O+ 4OH-,2H+ + 2OH- = 2H2O,.,总结：,所有氢氧燃料电池中性、酸性、碱性电解质总反应：2H2+O2 = 2H2O,中性、酸性电解质中负极反应：H2 - 2e- = 2H+,中性、碱性电解质中正极反应：O2+2H2O+ 4e- =4OH-,.,(二)甲烷燃料电池,负极： 正极：,CH4,O2,总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O,(1)中性电解质：如NaCl溶液

7、,负极：CH4,-4,+4,正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,= CO2, 8e-,+ 8H+,+ H2O,2,.,总反应：CH4+ 2OH- + 2O2 = CO32- + 3H2O,(3)碱性电解质：如 KOH溶液,CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+,总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O,(2)酸性电解质：如 HCl溶液,负极：CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+,正极：O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O,正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,CO2 + 2OH- = CO32- + H2O,8H+

8、 + 8OH- = 8H2O,负极：CH4 8e- +10OH- = CO32- +7H2O,.,乙醇燃料电池,总反应：C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O,中性电解质；如NaCl溶液,负极：C2H5OH 12e- + 3H2O = 2CO2 + 12H+ 正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,负极： 正极：,C2H5OH,O2,-2,+4,.,总反应：C2H5OH + 4OH- + 3O2 = 2CO32- + 5H2O,碱性电解质：如 KOH溶液,负极：C2H5OH 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O 正极： O2 + 4e- + 2

9、H2O = 4OH-,总反应：C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O,酸性电解质：如 H2SO4溶液,负极：C2H5OH 12e- + 3H2O = 2CO2 + 12H+ 正极： O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O,.,负极： Fe 2e- = Fe2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2 总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ,负极： 2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,不同的介质 不同的电极反应,.,金属腐蚀：金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化

10、还原反应而引起损耗的现象,类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,金属跟接触到干燥气体(如Cl2.O2等)或液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀,不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀,如：钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,（更普遍）,.,两者往往同时发生，电化学腐蚀更快， 更普遍，危害更大,相互 联系,较活泼金属被氧化,金属被氧化,本质,有微弱电流产生,无电流产生,有无 电流,不纯金属或合金跟电解质溶液等氧化剂接触,金属跟氧化性物质 直接接触,条件,电化学腐蚀,化学腐蚀,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较,.,电化学腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀,1.金属电化学腐蚀的原理

11、,H+,H+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,e-,正极：,负极：,钢铁在酸性条件下, 析氢腐蚀,Fe 2e- = Fe2+,2H+ + 2e- = H2 ,总反应：,Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,e-,O2,OH-,OH-,OH-,OH-,Fe 2e- = Fe2+,O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,正极：,负极：,总反应：,Fe(OH)2 继续与空气中O2 的作用 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2

12、O3 nH2O,（铁锈）,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱,Fe- 2e-= Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,2H+2e-=H2,O2+ 2H2O +4e- = 4OH-,Fe+2H+ = Fe2+ +H2,2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换,制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。,牺牲阳极的阴极保护法.,外加电流的阴极保护法,通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失电子作用，从而被保护,常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。,总结：金属防护的常用方法,(1)在金属表面覆盖保护层:,a.涂