原电池原理（第一课时）.ppt

1、2020/8/13,1,1786年，伽尔伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。,原电池的雏形,理论解释 ：生物电观点！,2020/8/13,2,伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是 实用电池的开端。,2020/8/13,3,原电池原理,2020/8/13,4,构成原电池条件,有电解质溶液 有活性不同的两极 有闭合回路,2020/8/13,5,3、简单原电池的正负极和电子流向如何判断？,负极（）：,电 子,电 流,是不活泼金属或非金属，,正极（+）：,是活泼金属，,本身失去电子，,发生氧化反应。,进电子 ，,本身不反应，,

2、得电子发生还原反应。,是溶液中的阳离子,要用到金属活动性顺序表：,注意：,K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au,活泼性，还原性依次 减弱。,2020/8/13,6,4、原电池的工作原理什么？,2020/8/13,7,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e- =H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H+2e- =H2,Zn-2e- =Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化

3、反应）,（还原反应）,阳离子,2020/8/13,8,正负两极上进出电子总数相等，根据电子守恒原理可进行许多有关电极反应的计算。,原电池反应跟直接反应差别： 反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。,原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（氧化）、负（还原）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。,明确以下几点,利用原电池原理 可制作各种电池，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池。,2020/8/13,9,练习,判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,

4、Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,2020/8/13,10,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,2020/8/13,11,(),(),负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,2020/8/13,12,(),(),负极：,正极：,总反应：,Fe2e- Fe2+,2H+2e-H2,Fe+2H+

5、Fe2+H2,或 Fe+H2SO4FeSO4+H2,2020/8/13,13,原电池电极反应方程式的书写:,1.先判断正负极: 活泼金属做负极, 不活泼金属或非金属做正极,2.负极: Mne- = Mn+,3.正极:,(1)在酸溶液中: 2H+ + 2e- =H2(析氢腐蚀),(2)在含不活泼金属阳离子的盐溶液中: Cu2+ + 2e- = Cu 或 Ag+ + e- =Ag,(3)在中性或碱性溶液中(NaCl、NaOH): O2+ 2H2O + 4e- = 4OH (吸氧腐蚀),4.检查: 正负电极得失电子守恒,2020/8/13,14,2.,如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬

6、在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,3。,试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池,Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag,2Fe3+Fe=3Fe2+,( D ),( ZnAgNO3C ),( FeFe2(SO4)3C ),A. 铁圈和银圈左右摇摆不定； B. 保持平衡状态； C. 铁圈向下倾斜； D. 银圈向下倾斜；,2020/8/13,15,原电池正负极的判断方法:,负极:,(1)相对活泼的金属 (2)失电子,发生氧化反应 (3)质量减少 (4)电解质溶液中阴离子的定向移动方向,正极:,(1)相对不活泼的金属 或 非金属 (2

7、)得电子,发生还原反应 (3)质量增加 或 生成气体 (4)电解质溶液中阳离子的定向移动方向,2020/8/13,16,本节要点: 1，原电池概念。 2，构成原电池的条件。 3，原电池的正负极和电子流向判断。 4，原电池的工作原理。,小 结,2020/8/13,17,常见电池和新型电池示例,2020/8/13,18,负极（锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+,正极（石墨） ： 2NH4+ +2e-= 2NH3+ 2H2,总反应：Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2,1、锌-锰干电池,2NH4+2MnO2 + 2e=2NH3+Mn2O3+H2O,Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH

8、3+Mn2O3+H2O,2020/8/13,19,2、铅蓄电池,负极Pb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4,正极PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O,总反应：,2020/8/13,20,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+ Z

9、n =ZnO+ 2Ag,2020/8/13,21,4、燃料电池,负极H2：2H2+4OH- -4e- =4H2O,正极O2：O2+2H2O +4e- =4OH- （吸氧腐蚀）,总反应： O2+2H2 =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。,在中性或碱性电解质溶液中,2020/8/13,22,4、燃料电池,正极O2：O2+2H2O +4e- =4OH- （吸氧腐蚀）,总反应： O2+2H2 =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

10、放电。,在酸性电解质溶液中,4OH- +4H+ =4H2O,O2 +4H+ +4e- =2H2O,2020/8/13,23,4、燃料电池,负极H2： 2H2 -4e- = 4H+,正极O2： O2 +4H+ +4e- =2H2O,总反应： O2+2H2 =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。,在酸性电解质溶液中,2020/8/13,24,5、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)3,6、锂电

11、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。,2020/8/13,25,金属的腐蚀和防护,判断下列装置是否为原电池？若是， 指出电极名称并写出电极反应式。,2020/8/13,26,钢铁表面形成的微小原电池示意图,2020/8/13,27,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,2020/8/13,28,知识总结,1、,2、,金属阳离子,失e-,氧化反应,金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,.,金

12、属腐蚀,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。,2020/8/13,29,4.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:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe

13、(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,2020/8/13,30,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。,A.,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；,2020/8/13,31,2.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。,牺牲负极保护法（动画）,形成原电池反应时，让被保