高三化学一轮复习：《原电池的原理及应用》课件.ppt

高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习 原电池原理及应用原电池原理及应用考纲要求考纲要求 1.掌握原电池的形成条件，理解原掌握原电池的形成条件，理解原电池的工作原理；电池的工作原理；2.能够正确地判断原电池的两极，能够正确地判断原电池的两极，能够正确地书写电极反应及总反应能够正确地书写电极反应及总反应;3.了解常见化学电源的种类及特点，了解常见化学电源的种类及特点，能够认识和书写几种新型电池的电极能够认识和书写几种新型电池的电极及电极反应。及电极反应。.了解金属的腐蚀及防护的方法。了解金属的腐蚀及防护的方法。原电池以原电池以氧化还原反应氧化还原反应为基础，使为基础，使氧化反应氧化反应和和还原反应还原反应分别在分别在两个电极两个电极上进行，从而上进行，从而产生电流产生电流，实现实现化学能化学能向向电能电能转化的装置。转化的装置。将化学能转化成电能的将化学能转化成电能的装置装置叫做原电池叫做原电池.知识扫描知识扫描1、概念、概念:从从理理论论上上说说，任任何何一一个个自自发发的的氧氧化化还还原原反反应应均可设计成原电池。均可设计成原电池。2 2、原电池的形成条件、原电池的形成条件（3）形成闭合回路形成闭合回路 （两电极用导线连接（两电极用导线连接，或接触或接触。）。）（2）电解质溶液）电解质溶液 （1）两导体作电极）两导体作电极 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体）体）;两不活泼的导体石墨或两不活泼的导体石墨或Pt等（燃料电池电极）等（燃料电池电极）;金属和金属氧化物金属和金属氧化物(铅蓄电池，银锌电池）铅蓄电池，银锌电池）.知识扫描知识扫描例例2：下列哪几个装置能形成原电池？：下列哪几个装置能形成原电池？ABCDEFMN例题解析例题解析ZnZn2e2e=Zn=Zn2+2+2H2H+2e+2e=H=H2 2 还原反应还原反应失去电子失去电子溶液中氧化性的溶液中氧化性的微粒得到电子微粒得到电子3 3、工作原理、工作原理较活泼金属较活泼金属不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨ZnZn2+2+H H+H H+e-e-SOSO4 42-2-溶液中，溶液中，从负极定向移动到正极，从负极定向移动到正极，从从正极定向移动到负极，形成闭合回路。正极定向移动到负极，形成闭合回路。H2SOSO4 42-2-CuCuZnZn负极负极正极正极阳离子阴离子知识扫描知识扫描CuCuZnZn 氧化反应氧化反应CuCuZnZn CuCuZnZn CuCuZnZnCuCuZnZn 例例1 1:（20072007全全国国理理综综）在在盛盛有有稀稀H H2 2SOSO4 4的的烧杯杯中中放放入入 用用 导 线 连 接接 的的 锌 片片 和和 铜 片片，下下 列列 叙叙 述述 正正 确确 的的 是是（）A.A.正极附近的正极附近的SOSO4 422离子离子浓度逐度逐渐增大增大B.B.电子通子通过导线由由铜片流向片流向锌片片C.C.正极有正极有O O2 2逸出逸出D.D.铜片上有片上有H H2 2逸出逸出CuCuZnZn稀硫酸稀硫酸 E E铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生F F铜片质量逐渐减少铜片质量逐渐减少G G电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片H H氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原D D H H例题解析例题解析4 4、正负极的判断方法：、正负极的判断方法：（2 2 2 2）根据电流方向或电子流动的方向判断）根据电流方向或电子流动的方向判断）根据电流方向或电子流动的方向判断）根据电流方向或电子流动的方向判断（3 3 3 3）根据发生的反应判断）根据发生的反应判断）根据发生的反应判断）根据发生的反应判断活泼性活泼性强强的的金属金属 作作 负负极极活泼性较活泼性较弱弱的金属或非金属的金属或非金属作作正正极极电子流出电子流出的一极为的一极为负负极极,电子流进电子流进的一极为的一极为正正极极电流电流是由是由正正极流向极流向负负极极 发生发生氧化反应氧化反应的一极为的一极为负负极极,发生发生还原反应还原反应的的一极为一极为正正极极（4 4 4 4）根据反应的现象判断）根据反应的现象判断）根据反应的现象判断）根据反应的现象判断 质量质量减轻减轻的一极为的一极为负负极极,质量质量增加增加或有或有气泡冒出气泡冒出的一极为的一极为正正极极（5 5 5 5）根据离子的定向移动方向判断）根据离子的定向移动方向判断）根据离子的定向移动方向判断）根据离子的定向移动方向判断 阳阳离子移向离子移向正正极，极，阴阴离子移向离子移向负负极极知识扫描知识扫描（1 1 1 1）根据两极材料判断）根据两极材料判断）根据两极材料判断）根据两极材料判断稀硫酸稀硫酸CFeACuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液食盐水食盐水FeCA负极：负极：Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+正极：正极：CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu总：总：Zn+CuZn+Cu2+2+ZnZn2+2+Cu+Cu负极：负极：Fe Fe-2e-2e-=Fe=Fe2 2+正极：正极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2总：总：Fe+2HFe+2H+=Fe =Fe2+2+H +H2 2 负极：负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：正极：2H2O +O2+4e-=4OH-总：总：2Fe+2H2O+O2 =2Fe(OH)2 知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O负极：负极：2Al+8OH6e-=2Al O2+4H2O 正极：正极：6H2O+6 e-=3H2 +6OH 总：总：2Al+2OH+2H2O=2Al O2+3H2 稀 硫 酸负极：负极：Mg 2e-=Mg2+正极：正极：2H+2e-=H2总：总：Mg+2H+=Mg 2+H2 判断两极时还要考虑电极与电解质溶液反应情况,更易与电解质溶液反应的一极作负极5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写知识扫描知识扫描仅有一个电极材料参与反应的原电池：仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：负极：M-xe-=Mx+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属规律小结规律小结高考资源网介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=4H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-要充分考虑电极反应后产物所处的介质要充分考虑电极反应后产物所处的介质-电解质环境，电解质环境，应将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式应将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式 。知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（燃料电池燃料电池）介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 2H2-4e-+2O2=2H2O O2+4e-=2O2 知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（固体固体燃料电池燃料电池）例例:据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电充一次电.试写出该电池放电时的电极反应和总反应式试写出该电池放电时的电极反应和总反应式.试写乙醇作燃料，试写乙醇作燃料，KOH作电解质溶液的作电解质溶液的燃料电池的电极反应和总反应燃料电池的电极反应和总反应5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（燃料电池燃料电池）知识扫描知识扫描 燃烧反应式燃烧反应式2CH3OH3O22CO24H2O电池总反应电池总反应2CH3OH3O2OH2CO326H2O负极负极:2CH3OH12e 16OH 2CO3212H2O正极正极:3O26H2O12e12OH1.(2006重庆理综重庆理综)铅蓄电池是典型的可充型电池，铅蓄电池是典型的可充型电池，正负极板是惰性材料，电池总反应式：正负极板是惰性材料，电池总反应式：Pb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO42H2O请回答下列问题：请回答下列问题：放电时：正极的电极反应式是放电时：正极的电极反应式是 电解液中电解液中H2SO4的浓度将变的浓度将变 ；当外电路通过当外电路通过1mol电子时，理论上负电子时，理论上负 极板的质量增加极板的质量增加 g。放电放电充电充电 PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O；（负极：（负极：Pb-2e+SO42-=PbSO4 ）变小变小48知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（蓄蓄电池电池）原电池电极反应的书写技巧1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：、仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极 可燃性气体在负极失电子可燃性气体在负极失电子,助燃性气体在正极得电子助燃性气体在正极得电子 电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液3 3、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池)电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与 方法点拨方法点拨 注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用6 6、原电池原理的应用、原电池原理的应用（1）比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱 两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼性强金属活泼性强（3）用于金属的保护及金属腐蚀快慢比较用于金属的保护及金属腐蚀快慢比较 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防护措有防护措施的腐蚀施的腐蚀（2）加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池 时反应速率大。时反应速率大。知识扫描知识扫描1.1.在甲试管中盛有在甲试管中盛有C(HC(H+)为为0.01mol/L0.01mol/L的盐酸，乙、的盐酸，乙、丙两支试管中分别盛有丙两支试管中分别盛有C(HC(H+)0.01mol/L)0.01mol/L的醋酸，的醋酸，分别在甲、乙、丙试管中加入等质量的同样的锌分别在甲、乙、丙试管中加入等质量的同样的锌并在丙试管中滴入几滴并在丙试管中滴入几滴CuSOCuSO4 4溶液，充分反应，溶液，充分反应，试比较反应所需时间的关系为：试比较反应所需时间的关系为：甲甲 乙乙 丙丙随堂练习随堂练习 2.下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是是 A B C D D随堂练习随堂练习化学腐蚀与电化化学腐蚀与电化 腐蚀腐蚀化学腐化学腐蚀电化腐化腐蚀条件条件金属跟腐金属跟腐蚀性气体或液体直接接触性气体或液体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微弱有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金属的腐蚀金属的腐蚀 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反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，即为金属的腐蚀。其本质是金属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过程。原子失去电子被氧化的过程。知识扫描知识扫描7.金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护析氢腐蚀析氢腐蚀与与吸氧腐蚀吸氧腐蚀（以（以Fe为例）为例）析析氢腐腐蚀吸吸氧腐氧腐蚀条件条件水膜酸性水膜酸性较强强（pH4.3）水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 电极极反反应 负极极 正极正极总反反应式式O2+2H2O+4e-=4OH2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe-2e=Fe2+知识扫描知识扫描（3）金属防护的几种重要方法）金属防护的几种重要方法 改变金属内部的组织结构，制成合金。改变金属内部的组织结构，制成合金。在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解 池的阴极而受到保护。池的阴极而受到保护。在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀腐蚀有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀小结1 1、（1 1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极：,正极：正极：；若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为：负极：负极：正极：正极：。（2）如图如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧FeFe2e2e-FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH酸性酸性析氢析氢FeFe2e2e-FeFe2+2+2H2H+2e+2e-H H2 2 例题解析例题解析 1.1.在含有在含有H H2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑气体的空气中，银器表面易变黑（生成了（生成了AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程应式和离子方程式表示上述过程巩 固 练 习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2.下列装置暴露空气中一段时间下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢铁的腐蚀由快到慢 顺序顺序 .FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(天然水天然水)E(海水海水)DE F AC B巩 固 练 习原电池应用原电池应用化学电源化学电源负极负极（锌筒）（锌筒）：Zn-2e-=Zn 2+正极正极（石墨）（石墨）：2NH4+2e-+2MnO2=2NH3+H2O+Mn2O3 总反应：总反应：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+H2O+MnO+Mn2 2O O3 3 1、锌、锌-锰干电池锰干电池(酸性）酸性）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2、铅蓄电池铅蓄电池负极负极PbPb：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极正极PbO2：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电钮扣电池：不锈钢制成一个由正钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由内靠正极一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量石墨组成的正极活性材料，负极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盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓材料，电解质溶液为浓KOHKOH溶液，溶液，已知电池内已知电池内ZnZn的氧化产物为的氧化产物为ZnOZnO，3、银、银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag5、海水电池（电解质溶液为海水）、海水电池（电解质溶液为海水）负极：负极：4Al-12e=4Al3+，正极：正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应：总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 4、燃料电池（如氢氧燃料电池、（如氢氧燃料电池、熔融盐燃料电池等）熔融盐燃料电池等）6 6、锂电池、锂电池锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2)：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极：；正极：；正极：。用途：质轻、高能用途：质轻、高能(比能量高比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e8Li-8e-=8Li=8Li+3SOCl3SOCl2 2+8e+8e-=6Cl=6Cl-+SO+SO3 32-2-+2S+2S高考资源网高考资源网高考资源网原电池电极反应的书写技巧1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：、仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极 可燃性气体在负极失电子可燃性气体在负极失电子,助燃性气体在正极得电子助燃性气体在正极得电子 电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液3 3、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池)电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与 方法点拨方法点拨 注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用