原电池原理及其应用优秀PPT.ppt

一、原电池一、原电池1.1.定义：定义：把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置 理解：理解：外形：无外加电源外形：无外加电源 氧化还原反应氧化还原反应理论上都理论上都可以被设计成原电池可以被设计成原电池 2.2.形成条件：形成条件：一般要具备一般要具备 的两个电极；的两个电极；（可以是金属与金属、金属与非金属导体或（可以是金属与金属、金属与非金属导体或金属氧化物）金属氧化物）（电池的两个电极可以相同）电池的两个电极可以相同）有有 溶液；溶液；形成形成 ；自发的发生氧化还原反应自发的发生氧化还原反应活泼性不同活泼性不同燃料燃料电解质电解质闭合的回路闭合的回路二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用一般一般 负极：负极：的金属的金属 正极：正极：的金属的金属可以理解成：可以理解成：与电解质溶液反应与电解质溶液反应 练习：练习：Mg-Al-HMg-Al-H2 2SOSO4 4中中 是正极，是正极，是负极是负极 Mg-Al-NaOH Mg-Al-NaOH中中 是正极是正极 是负极是负极MgAlAlMg 活泼性强活泼性强活泼性弱活泼性弱负极负极1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断2.2.依据电子（电流）流淌的方向推断依据电子（电流）流淌的方向推断 电子：由电子：由 流出，流入流出，流入 ；电流：由电流：由 流出，流入流出，流入 。负极负极正极正极正极正极负极负极二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断2.2.依据电子（电流）流淌的方向推断依据电子（电流）流淌的方向推断 3.3.依据电极反应类型推断依据电极反应类型推断 负极：负极：电子，发生电子，发生 反应反应 正极：正极：电子，发生电子，发生 反应反应 失失得得氧化氧化还原还原二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断2.2.依据电子（电流）流淌的方向推断依据电子（电流）流淌的方向推断 3.3.依据电极反应类型推断依据电极反应类型推断 4.4.依据电解质溶液离子移动的方向推断依据电解质溶液离子移动的方向推断 阴离子：向阴离子：向 极移动极移动 阳离子：向阳离子：向 极移动极移动负负正正二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断2.2.依据电子（电流）流淌的方向推断依据电子（电流）流淌的方向推断 3.3.依据电极反应类型推断依据电极反应类型推断 4.4.依据电解质溶液离子移动的方向推断依据电解质溶液离子移动的方向推断 5.5.依据电极现象来推断依据电极现象来推断 负极：负极：；正极：正极：；牺牲、溶解牺牲、溶解增重、气泡增重、气泡二、原电池正负极推断原电池二、原电池正负极推断原电池原理的应用原理的应用1.1.由组成原电池的电极材料推断由组成原电池的电极材料推断2.2.依据电子（电流）流淌的方向推断依据电子（电流）流淌的方向推断 3.3.依据电极反应类型推断依据电极反应类型推断 4.4.依据电解质溶液离子移动的方向推断依据电解质溶液离子移动的方向推断 5.5.依据电极现象来推断依据电极现象来推断 6.6.燃料电池中燃料电池中 燃料在燃料在 反应反应 氧化剂在氧化剂在 反应反应 负极负极正极正极1.1.把把a a、b b、c c、d d四块金属浸入稀硫酸中，用四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。导线两两相连组成原电池。若若a a、b b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极产生大量气泡，极产生大量气泡，b b、d d相连时，溶液中的阳离子向相连时，溶液中的阳离子向b b极移动。极移动。则四种金属的活泼性依次为：则四种金属的活泼性依次为：。a ac c d d b ba a b bc c d d a a c cd d b b1 1、推断右边原电池的正、负极，并、推断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。写出电极反应式。Cu CFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极：CuCu 失电子失电子 Cu-2eCu-2e-=Cu=Cu2+2+正极：正极：FeFe3+3+得电子得电子 2Fe2Fe3+2e+2e-=2Fe=2Fe2+2+A Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2先写出总反应：即负极与电解质溶液反应先写出总反应：即负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：拆成离子方程式：Cu +2Fe3 =Cu2+2Fe2依据化合价升降推断正负极依据化合价升降推断正负极三、电极方程式的书写三、电极方程式的书写2、请写出右边原电池的、请写出右边原电池的电极方程式。电极方程式。总反应方程式：总反应方程式：负极：负极：AlAl失失e-2Al -6e 2Al3+2Al3+8OH-=2AlO2-+4H2O 负极总反应：负极总反应：2Al+8OH-6e 2AlO2-+4H2O 正极：总反应负极反应正极：总反应负极反应6H2O 6e 6OH 3H2Mg AlNaOHNaOH溶液溶液A拆成离子方程式：拆成离子方程式：2Al+2OH+2H2O =2AlO2+3H2依据化合价升降推断正负极依据化合价升降推断正负极2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H23.3.燃料电池电极方程式的写法燃料电池电极方程式的写法 总反应：总反应：事实上就是燃料的完全燃烧。事实上就是燃料的完全燃烧。负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应，正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。负极总反应负极总反应:2H2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-4H4H2 2O O正极正极:总反应负极反应总反应负极反应 总反应：总反应：2H2H2 2+O+O2 22H2H2 2O O负极负极:H:H2 2 失失e e4H4H+4OH+4OH-4H4H2 2O O2H2H2 2-4e-4e-4 H 4 HO O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH-例例:Pt:Pt电极电极,电解质溶液为电解质溶液为 KOH KOH溶液的氢氧燃料电池溶液的氢氧燃料电池 正极：正极：正极：正极：PbO2 2e2e PbSO44.4.困难原电池电极方程式的书写困难原电池电极方程式的书写 方法点拨：写电极方程式的时候，要方法点拨：写电极方程式的时候，要依据依据“得电子带负电；失电子带正电得电子带负电；失电子带正电”的原则，利用的原则，利用“电荷守恒电荷守恒”，通过，通过巧用巧用H H、OHOH和水写出电极方程式和水写出电极方程式PbPbO22H2SO42PbSO42H2O练习：写出铅酸蓄电池的电极反应：练习：写出铅酸蓄电池的电极反应：负极：负极：负极：负极：Pb Pb SO42 2e 2e 2PbSO4正极：正极：正极：正极：PbO2 得电子得电子4H4H4H4H 2H 2H 2H 2H2 2O OO O带带带带4 4 4 4个单位负电荷个单位负电荷个单位负电荷个单位负电荷 不带电荷不带电荷不带电荷不带电荷方案方案方案方案1.1.1.1.右边加右边加右边加右边加4OH4OH方案方案方案方案2.2.2.2.左边加左边加左边加左边加4H4H+SO421、(1)今有在氢氧化钾溶液中今有在氢氧化钾溶液中2H2+O2=2H2O 反应，构成燃料电池反应，构成燃料电池，则负极应通，则负极应通 ，正极通的，正极通的是是 ，电极反应式分别为，电极反应式分别为 ，。(2)假如把氢氧化钾改为稀硫酸作电解质，则电极反应假如把氢氧化钾改为稀硫酸作电解质，则电极反应式分为式分为 ，。（1）和（）和（2）的电池液不同，反应进行后，其溶液的）的电池液不同，反应进行后，其溶液的pH值各有何变更值各有何变更？H2O22H2 -4e-+4OH-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+4H+O2+4e-=2H2O(1)减小减小 (2)增大增大(3)假如把氢气改为甲烷，氢氧化钾作导电物质，则假如把氢气改为甲烷，氢氧化钾作导电物质，则负极的电极反应式为负极的电极反应式为 .CH4+10OH-+8e-CO32-+7H2O2、关于下图装置的叙述，正确的是、关于下图装置的叙述，正确的是A铝是负极，铝片上析出无色气体。铝是负极，铝片上析出无色气体。B石墨是阳极，石墨棒上析出黄绿色气体石墨是阳极，石墨棒上析出黄绿色气体C溶液中两电极间产生白色沉淀。溶液中两电极间产生白色沉淀。D溶液中先产生白色沉淀，最终沉淀溶解。溶液中先产生白色沉淀，最终沉淀溶解。C3、假如该汽车发动机氢氧燃料电池原理其基本、假如该汽车发动机氢氧燃料电池原理其基本构造如图所示，构造如图所示，a、b两个电极由多孔石墨制成，两个电极由多孔石墨制成，通入的气体由孔隙中逸出，通入的气体由孔隙中逸出，在电极表面放电。在电极表面放电。下列说法正确的是（下列说法正确的是（）a是正极；是正极；正极反应为：正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-电解质溶液中电解质溶液中K+向负极移动，向负极移动，OH向正极移动；向正极移动；工作时，电子由工作时，电子由a经外电路流向经外电路流向bA、B、C、D、D4.05上海化学上海化学 关于如图所示装置的叙述，关于如图所示装置的叙述，正确的是正确的是 A 铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生 B 铜片质量渐渐削减铜片质量渐渐削减 C 电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片 D 氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原D5 5、（泰州联考）据报道，美国正在探讨用锌电池取、（泰州联考）据报道，美国正在探讨用锌电池取代目前广泛运用的蓄电池，它具有容量大、污染小代目前广泛运用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：的特点，其电池反应为：2Zn+O2=2ZnO 2Zn+O2=2ZnO，其原料为，其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确的是（锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确的是（）A A锌为正极，空气在负极反应锌为正极，空气在负极反应 B B负极还原反应，正极氧化反应负极还原反应，正极氧化反应C C负极的电极反应为：负极的电极反应为：Zn Zn2e-+2OH-=ZnO+H2O 2e-+2OH-=ZnO+H2O D D电池工作时溶液的电池工作时溶液的pH pH 降低降低C四、金属的腐蚀与防护四、金属的腐蚀与防护1、化学腐蚀与电化学腐蚀、化学腐蚀与电化学腐蚀金属腐金属腐蚀蚀的的实质实质金金属属的的腐腐蚀蚀种种类类原理原理区区别别腐腐蚀蚀速度速度联联系系金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程：M-neM-ne-=M=Mn+n+化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀金属和其它物质干脆接触发生金属和其它物质干脆接触发生金属和其它物质干脆接触发生金属和其它物质干脆接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀氧化还原反应而引起的腐蚀氧化还原反应而引起的腐蚀氧化还原反应而引起的腐蚀不纯金属或合金不纯金属或合金不纯金属或合金不纯金属或合金发生原电池反发生原电池反发生原电池反发生原电池反应应应应，使较活泼的金属失电子被，使较活泼的金属失电子被，使较活泼的金属失电子被，使较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀氧化而引起的腐蚀氧化而引起的腐蚀氧化而引起的腐蚀干脆发生氧化还原反应干脆发生氧化还原反应干脆发生氧化还原反应干脆发生氧化还原反应发生原电池反应发生原电池反应发生原电池反应发生原电池反应腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生腐蚀过程无电流产生有电流产生有电流产生有电流产生有电流产生金属干脆被腐蚀金属干脆被腐蚀金属干脆被腐蚀金属干脆被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀电解池腐蚀电解池腐蚀电解池腐蚀电解池腐蚀 原电池腐蚀原电池腐蚀原电池腐蚀原电池腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 原电池爱护原电池爱护原电池爱护原电池爱护 电解池爱护电解池爱护电解池爱护电解池爱护往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大条条 件件正极反应正极反应负极反应负极反应电池反应电池反应溶液反应溶液反应水膜酸性较强水膜酸性较强水膜呈中性或弱碱性水膜呈中性或弱碱性2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀2Fe-4e-=2Fe2+Fe-2e-=Fe2+2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe+2H+=Fe2+H2Fe2+2OH-=Fe(OH)2(析氢腐蚀）析氢腐蚀）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）为例）防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的原理防止金属腐蚀的原理3 3 3、金属的电化学防护、金属的电化学防护、金属的电化学防护、金属的电化学防护、金属的电化学防护、金属的电化学防护形成原电池：牺牲负形成原电池：牺牲负形成原电池：牺牲负形成原电池：牺牲负极极极极,爱护正极爱护正极爱护正极爱护正极外加电流形成电解池：外加电流形成电解池：外加电流形成电解池：外加电流形成电解池：牺牲阳极，爱护阴极牺牲阳极，爱护阴极牺牲阳极，爱护阴极牺牲阳极，爱护阴极变更金属组成和结构变更金属组成和结构变更金属组成和结构变更金属组成和结构与活动性更强的金属形成原与活动性更强的金属形成原与活动性更强的金属形成原与活动性更强的金属形成原电池电池电池电池,被爱护金属作正极被爱护金属作正极被爱护金属作正极被爱护金属作正极利用电解池原理，被爱护利用电解池原理，被爱护利用电解池原理，被爱护利用电解池原理，被爱护金属作阴极金属作阴极金属作阴极金属作阴极通过变更结构而变更性质通过变更结构而变更性质通过变更结构而变更性质通过变更结构而变更性质隔绝空气和水隔绝空气和水隔绝空气和水隔绝空气和水覆盖爱护层覆盖爱护层覆盖爱护层覆盖爱护层1、下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的试验 数天后数天后数天后数天后图一图一图二图二（1）上述两装置中铁钉发生变更的共性是：）上述两装置中铁钉发生变更的共性是：（2）图一说明原溶液呈）图一说明原溶液呈 性，铁钉发生性，铁钉发生 腐蚀，腐蚀，电极反应为：电极反应为：（3）图二说明原溶液呈）图二说明原溶液呈 性，铁钉发生性，铁钉发生 腐蚀，腐蚀，电极反应为：电极反应为：发生了原电池发生了原电池发生了原电池发生了原电池 反应反应反应反应中性或弱碱中性或弱碱中性或弱碱中性或弱碱吸氧吸氧吸氧吸氧负极负极负极负极:Fe-2e:Fe-2e:Fe-2e:Fe-2e-=Fe=Fe=Fe=Fe2+2+2+2+;正极正极正极正极:2H:2H:2H:2H2 2 2 2O+OO+OO+OO+O2 2 2 2+2e+2e+2e+2e-=4OH=4OH=4OH=4OH-负极负极负极负极:Fe-2e:Fe-2e:Fe-2e:Fe-2e-=Fe=Fe=Fe=Fe2+2+2+2+；正极；正极；正极；正极:2H:2H:2H:2H+2e+2e+2e+2e-=H=H=H=H2 2 2 2较强酸性较强酸性析氢析氢析氢析氢2.下列各状况，在其中下列各状况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的依次是片腐蚀由快到慢的依次是(5)(2)(1)(3)(4)3钢铁在锈蚀过程中，下列钢铁在锈蚀过程中，下列5种变更可能发种变更可能发生的是（生的是（）Fe由由+2价转化为价转化为+3价，价，O2被还原，被还原，产产生生H2，Fe(OH)3失水形成失水形成Fe2O3 H2O，杂杂质碳被氧化除去质碳被氧化除去A B C DC4下列叙述中正确的是（下列叙述中正确的是（）锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3xH2O A都正确都正确 B C D5以下现象与电化学腐蚀无关的是（以下现象与电化学腐蚀无关的是（）A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）简洁生锈生铁比软铁芯（几乎是纯铁）简洁生锈C.铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗银制奖牌久置后表面变暗BD6视察右图装置，按题意填写下列空白：视察右图装置，按题意填写下列空白：（1）若试管内液面下降，则溶液）若试管内液面下降，则溶液X显显_性，铁钉发生性，铁钉发生_腐蚀，其腐蚀，其负极电极反应为负极电极反应为_；正极电极反应为正极电极反应为_。（2）若试管内液面上升，则溶液）若试管内液面上升，则溶液X显显_性，铁钉发生性，铁钉发生_腐蚀，其腐蚀，其负极电极反应为负极电极反应为_；正极反应为正极反应为_。