第四节原电池原理及运用

1、第四节原电池原理及运用,探究性实验：,实验1 实验2 实验3,无明显现象,有气泡生成,Zn上有气泡，Cu无明显现象,探究性实验：,Cu片上有气泡,电流计指针偏转,实验4， 实验5,实验现象分析：,1.电流计指针为什么偏转？,解析：电子定向移动形成电流。,2.铜片表面为什么有气泡生成？,解析：锌失去的电子经过导线到了铜片上，溶液中的H+从铜片上得到电子生成H2,e,e,e,e,此实验装置的能量转化特点,这是以Zn和稀H2SO4的氧化还原反应为基础,将此反应的化学能转变成了电能。,一、原电池,1、定义：将化学能转化为电能的装置,原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，

2、从而产生电流，实现化学能向电能的转化。,2、原理：,那么原电池的构成需要哪些条件呢？,实验1， 实验2， 实验3,无电流通过，不构成原电池,条件一？,无电流通过，不构成原电池,实验4,条件二？,实验5,无电流通过，不构成原电池,条件三？,（1）有活泼性不同的两个电极, 两种活泼性不同的金属, 一种金属与一种能导电的非金属,（3）能自发地进行氧化还原反应,（2）与电解质溶液、导线形成闭合回路,两个电极用导线连接在一起，并插入电解质溶液中，形成闭合回路。,3、构成原电池的条件,讨论以下装置是否能构成原电池,4、原电池正负极的判断方法：,（1）根据两极的金属活泼性判断,（2）根据电子流动的方向判断,

3、（3）根据发生的反应判断,金属性相对活泼的一极作负极，另一极为正极；,电子流出的一极为负极，电子流进的一极为正极；,发生氧化反应的一极为负极；发生还原反应一极的为正极,负极：,正极：,5、原电池的电极反应书写,电极反应：2H+ + 2e- = H2,失电子的一极,发生氧化反应,需判断什么物质发生了氧化反应,还有什么物质参与反应。,得电子的一极,发生还原反应,需判断什么物质发生了还原反应,还有什么物质参与反应。,电极反应：Zn 2e- = Zn2+,总反应：Zn + 2H+ = H2 + Zn2+,问题：判断下装置能否形成原电池，若能形成，写出电极反应和电池总反应。,Zn2e=Zn2+,2H+2

4、e=H2,氧化反应,还原反应,负极,正极,阳离子,失去电子,溶液中阳离子得到电子,阴离子,正极,负极,原电池工作原理小结,较活泼金属,不活泼金属或石墨,总 结,原电池的概念,原电池的形成条件,正、负电极判断 电极反应的书写,练习,将化学能转化为电能,氧化,负,还原,正,铜,负极: Cu -2e- = Cu2+,正极: Ag+ +e- = Ag,常见化学电源,1、干电池：,Zn筒 ：作负极,碳棒：作正极,炭粉：作填充物，氯化铵：作电解质,MnO2：作氧化剂,2、铅蓄电池：,Pb ：作负极,PbO2：作正极,稀硫酸：作电解质溶液,常见化学电源,3、锂电池P100,4、氢氧燃料电池：,铂电极 ：作负

5、极、正极,酸或碱溶液：作电解质溶液,H2：作还原剂,O2：作氧化剂,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+ O22H2O,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- 2H2O,金属的腐蚀,1、化学腐蚀：,2、电化学腐蚀,铁的析氢腐蚀,3、金属的防护P102,钢铁的吸氧腐蚀示意图,铁的吸氧腐蚀,4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但

6、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+HCO 3-,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:,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,联系,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,牺牲阳极的阴极保护法示意图,五.原电池的应用,(1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。,例.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的示意图并写出电极反应式

7、.,负极（铜）： Cu2e=Cu2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=2Fe2+,（1）画出装置图，并说明 反应的现象；,【问题】：用铝片、石墨、稀硫酸溶液设计一个原电池,（2）判断正负极，并写出电极反应式；,（3）写出总反应的离子方程式。,铝-空气-海水电池,电池总反应式为：,1991年，我国首创用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。,试指出正、负极，并写出电极反应式：,负极：,4A1-12e- 4A13+,正极：,3O2+6H2O+12e- 12OH-,4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3,(2)比较金属活动性强弱。,例.下列叙述中，可以说明金属甲比

8、乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极，CuSO4溶液作电解质溶液组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,练习,CDBA,(3)比较反应速率,例.下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 硫酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,（ D ）,练习：在甲试管中盛有C(H+)为0.01mol/L的盐酸，乙、丙、丁三支试管中分别盛有C(H+)为0.01mol

9、/L的醋酸，分别在甲、乙、丙、丁试管中加入等质量的同样的粗锌并在丙试管中滴入几滴CuSO4溶液，充分反应，试比较反应所需时间的关系为：,甲 乙=丁 丙,(4)比较金属腐蚀的快慢,例.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),(3),原电池的负极 自然条件下的腐蚀 原电池的正极,(5)判断溶液pH值变化,例6.在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的pH值为_？（增大或减少）,0.2,解得：,y 0.015 (mol),x 0.015 (mol

10、),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+ 2eH2,4 -lg3.75,0.015,练 习,1。,如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极： ；,若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-

11、4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,2、镍镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H2O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH)2+2Ni(OH)2,放电,充电,A. Cd,（ D ）,B. NiO(OH),D. Ni(OH)2,C. Cd(OH)2,3.有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。,4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),原电池小结,定义,形成条件,正负极名称和电子、离子流向判断,工作原理（氧还反应，熟写电极反应式）,应用,分析各种原电池电池。,比较金属活动性强弱,