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1、2013刪WH復習締 化學基本理論 段原電池的工作原理 （第一課時） 2013-4-11 灤平一中高三化學組 考點一?原電池的工作原理： 1 ?定義：化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。 從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應均 可設計成原電池； 原電池 ［相對活潑的電極為負極 I相對不活潑的電極為正極 3.電極反應: 稀硫酸 原電池 負極：失電子的氧化反應 正極：得電子的還原反應 2.電極名稱: 4、原電池的形成條件 （1） 兩導體作電極 ① 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導 體）； ② 兩不活潑的導體一石墨或Pt等（燃料電池電極

2、）； ③ 金屬和金屬氧化物（鉛蓄電池，銀鋅電池）? （2） 電解質(zhì)溶液 （3）形成閉合回路 （兩電極用導線連接，或接觸。 5 ?定向移動方向: 電子、 離子 “負極出電子，電子回正極” 正極 負極 必發(fā)生 必發(fā)生 失電子 得電子 氧化反應原電池 的 還原反應 練習：下列哪幾個裝置能形成原電池? CuSO4 ZniiCu 尋曲7導 H2SO4 H2SO4 Zni leu 酒精 Zn 1^1 Zn Fe 1 a Cu II p曲 H2SO4 Fe 1 1 Cu 曲 NaCI溶液 NaCI溶液 H2SO4 H2SO

3、4 6?工作原理: 外電路 失￡, 氧化反應 還原反應 2H++2e- =H2T Zn-2e=Zn2 內(nèi)電路 沿導線傳遞,有電流產(chǎn)生 負極銅鋅原電池正箱 陰離子 鹽橋 陽離子 負極:Zn-2e =Zn2+ （氧化反應） 正極:2H++2e =H2T （還原反應） 總反應：Zn+2H+=Zn2++H2t （離子方程式） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2T （化學方程式） 7■雙液原電池的工作原理(有關(guān)概念) (1 )鹽橋中裝有飽和的KCI溶液和瓊脂制成的 膠凍，膠凍的作用是防止管

4、中溶液流出 而 鹽橋 ,1 |Cu 廣 ? ■ ■ ■ ■ ■ ■ 1 ■ ■ ■ ■ 1 ZnS04 CuSO4 (2)鹽橋的作用是什么？ 可提供定向移動的陰陽離子, 使由它連接的兩溶液保持電 中性，鹽橋保障了電子通過 外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移 ,使鋅的溶解和銅的析出過 程得以繼續(xù)進行。 導線的作用是傳遞電子， 溝通外電路。而鹽橋的作用 鹽橋的作用: 則是溝通內(nèi)電路。 (1)形成閉合回路。 ⑶雙液原電池的 優(yōu)點： 能產(chǎn)生持續(xù)、 定的電流。 ZnSO4 CuSO4

5、 ［小試牛刀］依據(jù)氧化還原反應： 2Ag + （aq） + Cu（s） = Cu2 + （aq） + 2Ag（s）^rh 的原電池如圖所示。 請回答下列問題：、 ⑴電極X的材料是銅（或cu? 電解質(zhì)溶液Y是AqN嘶液: II ■ 鹽 電流計 Ag ⑵銀電極為電池的正極炸加 發(fā)生的電極反應為Ag + +e- — Ag° ■ ■? ? X電極上發(fā)生的電極反應為 Cu ?2e_ -> Ci|2+ ； ⑶外電路中的電子是從

6、負（Cu淹極流向 正（Ag）電極。 Ch考點二原電池的設計： ^Jffl^^Zn+2FeCI3=2FeCI2+ZnCI2 ,設 計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽 橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應。 溶液 1 _ 1 ; § 卜 ，. — OB ■ ■ 1 —■ ?■ — MM — 鹽橋 ZnCl2溶液 FeCl3溶液 負極（Zn） : Zn-2e=Zn2+ （氧化反應） 正極（卩1或0： 2Fe3++2e =2Fe2+ （還原反應）

7、 請將氧化還原反應Cu+2Ag+ = Cu2++2Ag 設計成一個 能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置 考點三：電極的判斷及電極反應式的圭寫 例1：判斷右邊原電池的 正、負極，并寫出電極反應式。 負極：Cu ?2e~ —>Cu 正極：2Fe3+ +2e- （稀蔬酸）負極:Mg -2e -^Mg 正極：2H++2e -^H2T 2AI+2OH+2H2O=2AIO2+3H2T （NaOH溶液） 負極：2A1+8OH -6e ->2AIO2

8、+4H2q-lT^ 正極：6H2O+6e- ->3H2T+6OH 2+ 2Fe2+ FeCl3 溶液 2+ * Mg NaOH涿液 考點三：電極的判斷及電極反應式的書寫 □方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。 □ 1 ■對于金屬一金屬電極， □活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極； □ 2■對于金屬一非金屬電極， □金屬是負極，非金屬是止極，如干電池等； □ 3 ■對于金屬一化合物電極， □金屬是負極，化合物是正極。 □方法二：根據(jù)電極反應的本身確定。 □失電子的反應一氧化反應一負極； □得電子的反應?還原反應-正極。 考點切：履配池慮理的應用 （一） 設計原

9、電池，制做化學電源； （二） 金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護O （三） 比較金屬的活潑性； 構(gòu)建原電池，測出正負極， 負極金屬活潑性〉正極 （四）加快某些化學反應的反應速率; 一：化學電源 □ 一次電池 常規(guī)電池｛ □二次電池 r□燃料電池 新型電池｛ J 口熔融鹽電池 一次電池 1、 干電池(NH4C1糊狀物為電解質(zhì)) 負極(鋅筒):Zn-2e =Zn2+, 正極(石墨):2NH4++2MnO2 + 2e =2NH3T+Mn2O3+H2O 總反應： Zn + 2N H4++2MnO2= Zn2++2NH3T + M n2O3+H2O 2、 堿性鋅猛電池

10、負極 Zn+2OH-2e-^Zn(OH)2 正極 2MnO 2 +2H 2 O+2e = 2MnO(OH)+2OH 總反應 Zn +2MnO 2 +2H 2 O= Zn(OH)2+2MnO(OH) 3.銀鋅電池(電解質(zhì)為KOH) 負極：Zn + 2OH -2e = Zn(OH)2 正極：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH 總反應：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 4、海水電池(電解質(zhì)溶液為海水) 負極：4AI - 12e = 4AI3+, 正極：3O2+ 6H2O + 12e = 12OH 總反應：4AI + 3O2 + 6H

11、2O = 4A1(OH)3 二次電池 1、鉛蓄電池 放電 負極： Pb + SO42 -2e - — PbSO4 正極：PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e PbSO4 + 2H2O 總反應式為： Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O 當向外提供0.5mol電子時，消耗硫酸的物質(zhì)的量 為 0?5mol 1、鉛蓄電池——充電 陽極 PbSO4 + 2H2O ■ 2e j PbO2 + 4H+ + SO42 陰極 PbSO4 + 2e — Pb + SO42 總反應 2PbSO4 + 2H2O ==Pb + PbO2 + 2H2SO4

12、 2、鋰電池（非水有機溶劑電解液） 負極：2Li - 2e = 2Li+, 正極：12 + 2e- = 21-, 總反應：2Li + I2 = 2LiI 跟相同質(zhì)量的其它金屬作負極相比，使用 壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效 率高、儲存壽命長。 燃料電池: 1、氫氧燃料電池 堿性燃料電池 負極：2H2 + 4OH -4e -> 4H2O 正極：C>2 + 21^0 + 4e一 4OH 總反應式：2H2 + O2 =2H2O 氫氧燃料電池 酸性 負極：2H2 一 4e- —4H+ 正極：02+4e- +4H+—2H2O 總反應式：2H2 +

13、02 = 2H2O 2.甲烷燃料電池（電解質(zhì)為KOH） 負極：ch4+iooh? e = CO32 + 7H2O 正極：2O2 + 4H2O +8e = OH 總反應：CH4 + 2O2 + 2OH = CO32 + 3H2O 課堂練習 1、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應 為2H2+O2=2H2O,電解質(zhì)溶液為KOH,反 應保持在高溫下，使HgO蒸發(fā)，正確敘述正確 的是： （BD A. H2為正極，。2為負極 B. 電極反應（正極）:O2+2H2O+4e- = 4OH- C.電極反應（負極）:2H2+4OH =4H2O- 4e- D?負

14、極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應 課堂練習 2、氫鐮電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可 以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鐮電池。氫鐮電池的總 反應式是：l/2H2+NiO（OH） H Ni（OH）2 根據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是（CD ） A、電池放電時, 負極周 電池放電時, 鐮元素被氧化 C、 電池充電時，氫元素被還原 D、 電池放電時，H?是負極 課堂練習 3、有人設計出利用CH。和。2的反應，用鉗電極在 KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應類似于 CH4在C>2中燃燒，則下列說法正確的是（A ） ? ①每消耗1 molCHq可以向外電路提供8mole- ?

15、 ②負極上CH4失去電子，電極反應式： ? CH4 + 10 OH- — 8e-= CO32- + 7 H2O ?③負極上是O2獲得電子，電極反應式為: ? O2+2 H2O + 4e=4 OFT ? ④電池放電后，溶液pH不斷升高 ? A.①@ B.①? C.①? D.③④ 課堂練習 4、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而 受到重視，可用Li2CO3和NazCOs的熔融鹽混 合物做電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO? 的混合氣為陰極助燃氣，制得在650C下工作 的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應式： 陽極反應式：2CO+2CO32 4CO2+4e 陰極反應式：2CO2+O2

16、+4e ^2CO32- 總電池反應：2CO+O2=2CO2 (二)金屬的腐蝕及防腐蝕 1、金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣 體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。其本質(zhì) 是金屬原子失去電子被氧化的過程。 (1)化學腐蝕與電化腐蝕 化學腐蝕 屯化腐蝕 條件 現(xiàn)象 金屬跟非金屬 單質(zhì)直接接觸 無電流產(chǎn)生 不純金屬或合金跟 電解質(zhì)溶液接觸 有微弱電流產(chǎn)生 木質(zhì) 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍 化學腐蝕 電化腐蝕 條件 現(xiàn)象 本質(zhì) 聯(lián)系 (1)化學腐蝕與電化腐蝕

17、 (2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以Fe為例) 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強 (pH<4.3) 水膜酸性很弱 或中性 負極正極 電極反應 Fe-2e =Fe2+ 2H++2e =H2T O2+2H2O+4e =4OH 總反 應式 F e+2H+=F e2++H2t 2Fe+O2+2H2O= 2Fe(OH)2 練習：請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸 氧腐蝕的電極反應式及電池反應方程式O 負極：2Fe ■ 4e?—2Fe2+ 正極：。2 + 2H2O + 4e t 4OH 電池反應:2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2

18、 進一步反應： 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O+(3-x) H2O 思考與交流 廠析氫腐蝕：當鋼鐵處于酸性環(huán)境中 負極： Fe- 2e* — Fe2+ 正極：2H++ 2e- f 電池反應：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2T 析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學腐蝕。 2. 金屬防護的幾種重要方法 ① 改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬制成合金 ,增強抗腐蝕能力。 ② 在金屬表面覆蓋保護層，使金屬和周圍物質(zhì) 隔離開來。 ③ 電化學保護法：利用電解池反應將需要保護 的金屬作為電解池的陰極而受到

19、保護或者利 用原電池反應將需要保護的金屬作為電池的 正極而受到保護。 ④ 還可以利用電化學反應使金屬鈍化而受到保護? 3. 金屬腐蝕速率大小 電解池陽極〉原電池負極〉化學腐蝕 討論與交流 下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢 的順序是 (5)(2) (1) (3)(包 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下: 電解原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉 化學腐蝕〉有防腐措施的腐蝕 練習：2000年5月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多 萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首.猴 首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分 是［Cu2(OH)2CO3］

20、這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看 上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能 的是 (D ) A.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金； 環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去; C.銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化； D.它們是含一定比例金、銀.錫、鋅的合金; 案例高鐵電池足一種新型可充電電池，與普通高能電 池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓?高鐵電池的總 反應為： 放電 3Zn+ 2K2Fe()4 + 8H2() 3Zn (0H)2 + 2Fe (OH)3 充電 + 4KOH 下列敘述不正確的是 ( ) A. 放電時?負極反應為:Zn-2e +2OH =~ Zn(OH)2 B. 充電時陽極反應為:Fe(OH)3-3e +50H ~FeO? + 4 H2 O C. 放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K?FeO 被 氧化 D.放電時正極附近溶液的堿性增強