原电池原理及其运用幻灯片.ppt

原原电电池原理及其运用池原理及其运用第1页，共39页，编辑于2022年，星期五7第2页，共39页，编辑于2022年，星期五6第3页，共39页，编辑于2022年，星期五5第4页，共39页，编辑于2022年，星期五4第5页，共39页，编辑于2022年，星期五3第6页，共39页，编辑于2022年，星期五第7页，共39页，编辑于2022年，星期五第8页，共39页，编辑于2022年，星期五PICTURE START第9页，共39页，编辑于2022年，星期五第四节原电池原理及其应用原电池原理及其应用授课人：高维忠第10页，共39页，编辑于2022年，星期五原电池原理原电池原理构成原电池条件构成原电池条件原电池应用原电池应用金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护原原电电池池原原理理及及其其应应用用知知识识体体系系第11页，共39页，编辑于2022年，星期五一、原电池的反应原理一、原电池的反应原理1.1.氧化还原反应的概念氧化还原反应的概念3.3.氧化还原反应的本质氧化还原反应的本质知识回顾：知识回顾：2.2.氧化还原反应的特征氧化还原反应的特征第12页，共39页，编辑于2022年，星期五实验现象：实验现象：锌片锌片上有气泡产生上有气泡产生 而铜片上没有而铜片上没有第13页，共39页，编辑于2022年，星期五实验现象：实验现象：电流计指针发生转，电流计指针发生转，Cu片上有气泡产生片上有气泡产生第14页，共39页，编辑于2022年，星期五一、原电池一、原电池1.原电池的示意图第15页，共39页，编辑于2022年，星期五带盐桥的原电池盐桥：在盐桥：在U U型管中装满用饱和型管中装满用饱和 KCl KCl溶液和琼脂做成的冻胶溶液和琼脂做成的冻胶盐桥的作用：的作用：使使ClCl-向向锌盐方向移方向移动，K K+向向铜盐方向移方向移动，使使ZnZn盐和和CuCu盐溶液一直保持溶液一直保持电中性，从而使中性，从而使电子不断从子不断从ZnZn极流向极流向CuCu极。极。这样可以大大提高可以大大提高电池效率。池效率。第16页，共39页，编辑于2022年，星期五知识拓展：知识拓展：原电池是由两个原电池是由两个半电池半电池组成的；半电池包组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是半反半反应应即即电极反应。电极反应。所以半电池又叫所以半电池又叫电极电极。第17页，共39页，编辑于2022年，星期五2、原电池概念、原电池概念产生产生电能电能释放出化释放出化学能学能自发氧化自发氧化还原反应还原反应实现电子实现电子定向移动定向移动通过特殊通过特殊装置装置有电有电子转子转移移特殊特殊装置装置化学能化学能电能电能第18页，共39页，编辑于2022年，星期五3 3、构成条件：、构成条件：a.a.两个电极两个电极（如活动性不同的两个金属电极或金属电极和惰性电极等）。b.b.电解质电解质aqaq。（构成内电路的通路）c c.闭合回路闭合回路（构成内电路和外电路）d.d.自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应（焓减少熵增加）第19页，共39页，编辑于2022年，星期五4.4.工作原理工作原理原原电电池池正极正极氧化性氧化性化合价化合价降低降低氧化剂氧化剂得电子得电子还原反应还原反应电子流入极电子流入极负极负极还原性还原性化合价化合价升高升高还原剂还原剂失电子失电子氧化反应氧化反应电子流出极电子流出极第20页，共39页，编辑于2022年，星期五 有下列材料：有下列材料：Zn片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、片）、导线、水果导线、水果（西红柿、苹果等）、电流计，请设（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。草图。第21页，共39页，编辑于2022年，星期五Zn第22页，共39页，编辑于2022年，星期五请将氧化还原反应：请将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+Fe比比Fe不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 CuSO4、CuCl2等等设计成一个原电池。设计成一个原电池。负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：原电池应用原电池应用第23页，共39页，编辑于2022年，星期五实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等第24页，共39页，编辑于2022年，星期五第25页，共39页，编辑于2022年，星期五原电池应用原电池应用常用电池的电极反应和电池总反应式书写常用电池的电极反应和电池总反应式书写1、锌、锌-锰干电池锰干电池第26页，共39页，编辑于2022年，星期五第27页，共39页，编辑于2022年，星期五铅蓄电池铅蓄电池放电过程放电过程放电过程放电过程充电过程充电过程充电过程充电过程第28页，共39页，编辑于2022年，星期五第29页，共39页，编辑于2022年，星期五燃料电池燃料电池酸性氢酸性氢氧燃料电池氧燃料电池碱性氢碱性氢氧燃料电池氧燃料电池电池反应：电池反应：负极：负极：（氧化）（氧化）正极：正极：（还原）（还原）总反应总反应 2H 2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O第30页，共39页，编辑于2022年，星期五第31页，共39页，编辑于2022年，星期五高考指南：高考指南：对新型电池的分析是高考的一个热点，如20052005年江苏，年江苏，20052005广东，广东，0909年浙江年浙江都涉及到这方面的试题，解题关健是对相关基础知识的掌握：燃料电池的分析，电极反应的方程式的书写等。第32页，共39页，编辑于2022年，星期五典型例题：（20052005广东）广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是()A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是：2C4H10+13O2 8CO2+10H2OC通入空气的一极是正极,电极反应为：O2+4e-=2O2-D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2=4CO2+5H2O第33页，共39页，编辑于2022年，星期五解析：解析：该燃料电池利用丁烷，氧气的反应：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O依据原电池反应规律：还原剂C4H10在负极被氧化，所以D错误；氧化剂O2在正极被还原O2+4e-=2O2-。电子由负极流出沿外电路流入正极，所以阴离子(O2-)向负极移动。所以A错误。答案：答案：BC第34页，共39页，编辑于2022年，星期五典型例题：（0909年浙江年浙江1212 题）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：Li+2Li下列说法不正确的是（）A放电时，负极的电极反应式：Li-e=LiB充电时，Li既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li+向负极移动D D第35页，共39页，编辑于2022年，星期五金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护金属的金属的 腐腐 蚀：蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液体金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。的过程。化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀化学腐化学腐蚀电化腐化腐蚀条件条件金属跟非金属金属跟非金属单质直接接触直接接触不不纯金属或合金金属或合金跟跟电解解质溶液接触溶液接触现象象无无电流流产生生有有微弱微弱电流流产生生本本质金属被氧化金属被氧化较活活泼金属被氧化金属被氧化联系系两者往往同两者往往同时发生，生，电化腐化腐蚀更普遍更普遍第36页，共39页，编辑于2022年，星期五析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以FeFe为例）为例）析析氢腐腐蚀吸氧腐吸氧腐蚀条件条件水膜酸性较强水膜酸性较强（pHpH4.34.3）水水膜酸性很弱或中性膜酸性很弱或中性负极极正极正极总反反应式式Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH2H2H+2e+2e-=H=H2 2 Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+H+H2 2 2Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)2O=2Fe(OH)2第37页，共39页，编辑于2022年，星期五【作作业】课本p78 第1，2，3，4题资料p108 第1，2，3题第38页，共39页，编辑于2022年，星期五第39页，共39页，编辑于2022年，星期五