原电池选修四化学.ppt

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1、原电池选修四化学现在学习的是第1页，共33页一、一、原电池原电池1 1、概念、概念：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。原电池原电池与与普通氧化还原反应普通氧化还原反应的差异的差异原电池原电池将将化学能转变为电能化学能转变为电能不同点不同点原电池反应快原电池反应快反应部位反应部位反应速率反应速率能量变化能量变化负极失去电子发生氧化反应负极失去电子发生氧化反应正极得到电子发生还原反应正极得到电子发生还原反应现在学习的是第2页，共33页现在学习的是第3页，共33页2 2、构成原电池的条件、构成原电池的条件（1）必须必须自发自发进行氧化还原反应进行氧化还原反应；（3

2、）两个电极必须插入两个电极必须插入电解质溶液中电解质溶液中或或熔融的电熔融的电解质中解质中；（4）两个电极必须两个电极必须相连相连并形成并形成闭合回路闭合回路。（2）必须有必须有两种活泼性不同的两种活泼性不同的导电材料导电材料作电极；作电极；两种活泼不同的金属。两种活泼不同的金属。一种金属与一种非金属（如石墨）。一种金属与一种非金属（如石墨）。两电极都是其它材料。两电极都是其它材料。电极材料电极材料现在学习的是第4页，共33页3 3、原电池工作原理原电池工作原理e-I：Zn2eZn2：2H+2eH2溶液中溶液中离子流向离子流向电子流向电子流向电极反应电极反应阴离子阴离子负极负极氧化反应氧化反应

3、电子经外导线电子经外导线正极正极阳离子阳离子还原反应还原反应现在学习的是第5页，共33页1 1、原电池的反应原理原电池的反应原理发生氧化还原反应发生氧化还原反应化学能转化为电能化学能转化为电能阳离子阳离子 正极正极 阴离子阴离子 负极负极3 3、溶液、溶液内部内部无电子流动，通过阴阳离子定向移无电子流动，通过阴阳离子定向移动实现内电路的电流动实现内电路的电流注意注意2 2、离子移动方向离子移动方向4 4、正正负负两两极极上上进进出出电电子子总总数数相相等等，根根据据电电子子守守恒恒原理可进行许多有关电极反应的计算。原理可进行许多有关电极反应的计算。现在学习的是第6页，共33页4 4、原电池电极

4、的判断、原电池电极的判断特性负极 电子流出相对活泼失电子发生氧化反应正极 电子流入 相对不活泼得电子发生还原反应1 1、根根据据定定义义来来判判断断：电电子子流流出出的的一一极极是是负负极极；电电子子流流入入的一极是正极。的一极是正极。2 2、根根据据反反应应类类型型来来判判断断：发发生生氧氧化化反反应应的的一一极极是是负负极极；发生还原反应的一极是正极。发生还原反应的一极是正极。3 3、根根据据电电极极活活泼泼性性来来判判断断：一一般般来来说说，较较活活泼泼的的一一极极是是负极；较不活泼的一极是正极。负极；较不活泼的一极是正极。4 4、根根据据离离子子流流向向来来判判断断：阴阴离离子子移移向

5、向的的一一极极是是负负极极；阳离子移向的一极是正极。阳离子移向的一极是正极。现在学习的是第7页，共33页练习练习:下列装置是不是原电池下列装置是不是原电池?若是若是,指出正负极指出正负极.CuSO4ZnCuZnSO4溶液溶液FeCNaCl现在学习的是第8页，共33页用铜片、银片、用铜片、银片、Cu(NOCu(NO3 3)2 2溶液、溶液、AgNOAgNO3 3溶液、导线和溶液、导线和盐桥（装有琼脂盐桥（装有琼脂-KNO-KNO3 3的的U U型管）构成一个原电池。以下有型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（关该原电池的叙述正确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中

6、，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：正极反应为：AgAg+e+e-=Ag=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入将铜片浸入AgNOAgNO3 3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同同A A B B C C D D C现在学习的是第9页，共33页 拓展拓展 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：（1 1）Fe+CuFe+Cu2+2+=Cu+Fe=Cu+Fe2+2+（2 2）4A14A13O3O2 26H6H2 2OO4A1(OH)4A1(OH)3 3设计成一个原电池设计

7、成一个原电池(注意有盐桥的设计注意有盐桥的设计)。1 1、电解液：、电解液：。2 2、电极材料：、电极材料：正极正极 ，负极，负极 。3 3、电极反应式、电极反应式 ：负极负极:。正极正极:。现在学习的是第10页，共33页 归纳归纳 原电池的设计方法原电池的设计方法:怎样选择确定原电池的负极、正极材料？怎样选择确定原电池的负极、正极材料？怎样选择确定原电池的电解质溶液？怎样选择确定原电池的电解质溶液？画原电池的装置图时要注意什么问题？画原电池的装置图时要注意什么问题？怎样书写原电池的电极反应及总反应式？怎样书写原电池的电极反应及总反应式？现在学习的是第11页，共33页现在学习的是第12页，共3

8、3页5 5、原电池、原电池的应用的应用（1 1）制作干电池、蓄电池、高能电池等。制作干电池、蓄电池、高能电池等。（2 2）比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。（3 3）比较反应速率比较反应速率。（4 4）比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢。（5 5）判断溶液判断溶液pHpH值变化值变化。现在学习的是第13页，共33页例例2 2：下列制氢气的反应速率最快的是（：下列制氢气的反应速率最快的是（）A.A.纯锌和纯锌和1mol/L 1mol/L 硫酸硫酸B.B.纯锌和纯锌和18 mol/L 18 mol/L 硫酸硫酸C.C.粗锌和粗锌和 1mol/L 1mol/L 硫酸硫酸D.D.粗锌和粗锌和1

9、mol/L 1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSOCuSO4 4溶液溶液例例1 1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（）A.A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H H2 2放出放出B.B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多C.C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极将甲乙作电极组成原电池时甲是负极D.D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强C CD D现在学习的是第14页，共33页例例3 3：

10、下列各情况，在其中：下列各情况，在其中FeFe片腐蚀由快到慢的顺序是片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(5)(2)(2)(1)(1)(3)(3)(4)(4)现在学习的是第15页，共33页例例4 4：下列装置中四块相同的：下列装置中四块相同的ZnZn片，放置一段时间后腐蚀速率由片，放置一段时间后腐蚀速率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4(4)(2)(2)(1)(1)(3)(3)现在学习的是第16页，共33页例例5 5：在在Cu-ZnCu-Zn原原电电池池中中，200mLH200mLH2 2SOSO4 4 溶溶液液的的浓浓度度为为0.125mol/L 0.125mol/L,若若工工作作一一段段时时间间后

11、后，从从装装置置中中共共收收集集到到 0.168L0.168L升升气气体体，则则流流过过导导线线的的电电子子为为 mol,mol,溶溶液液的的pHpH值值为为_？（溶溶液液体体积积变化忽略不计）变化忽略不计）0.20.2解得：解得：y y 0.015(mol)0.015(mol)x x 0.015(mol)0.015(mol)3.75 103.75 10 4 4(mol/L)(mol/L)pH pH-lg3.75 10-lg3.75 104 44-lg3.75 4-lg3.75 0.0150.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极：负极：ZnZn2e2e-ZnZn2+2+2H2H+

12、2e+2e-H H2 2得：得：2 2 22.42 2 22.4x x y y 0.168 0.168解：解：0.20.12520.20.1252c c(H(H+)余余2H2H+2e2eH H2 24-lg3.754-lg3.750.0150.015现在学习的是第17页，共33页二、二、金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护1 1、概念、概念：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应（氧化还原反应氧化还原反应）而腐蚀损耗的过程，即为金属的而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。腐蚀。2 2、本质：本质：3 3、分类：分类：化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化

13、腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀金属金属腐蚀腐蚀金属阳离子金属阳离子失失e e-氧化反应氧化反应金属原子金属原子现在学习的是第18页，共33页化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化图例联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍（1 1）化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀现在学习的是第19页，共33页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电极反应负极FeFe2e=Fe2+2Fe4e=2Fe2+正极C2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH总反应Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2

14、=2 Fe(OH)2示意图联系通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。（2 2）析氢）析氢腐蚀腐蚀与吸氧腐蚀与吸氧腐蚀现在学习的是第20页，共33页（3 3）钢铁腐蚀的防护钢铁腐蚀的防护1 1、改变金属的内部组织结构：如将改变金属的内部组织结构：如将CrCr、NiNi等金属加进等金属加进钢里制成合金钢。钢里制成合金钢。2 2、金金属属表表面面覆覆盖盖保保护护层层：如如油油漆漆、油油脂脂等等，电电镀镀（Zn,CrZn,Cr等等易氧化形成致密的氧化易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。物薄膜）作保护层。原理：原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。3 3、电

15、化学保护法电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原理：原理：形成原电池反应时，形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。活泼金属反应受到腐蚀。现在学习的是第21页，共33页练练 习习1。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：（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：负极：腐蚀，电极

16、反应式为：负极：正极：正极：。（2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 现在学习的是第22页，共33页2、分析右图，按要求写出有关反应方程式：分析右图，按要求写出有关反应方程式：（1）、铁棒上的电极反应式为：）、铁棒上的电极反应式为：（2）、碳棒上的电极反应式为：）、碳棒上的电极反应式为：（3）、溶液中发生反应的化学方程式：）、溶液中发生反应的化学方程式：3、镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料

17、是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd,（D）B.NiO(OH),D.Ni(OH)2C.Cd(OH)22Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3O2+2H2O+4e-4OH-2Fe4e-2Fe2+现在学习的是第23页，共33页4.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其，将产生两种影响生成速率的因素，其一一是：是：，其二是：其二是：；5.有有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试速率相近，试设计

18、设计一个实验比较一个实验比较M、N两种金属的活泼性。两种金属的活泼性。H+与与CH3COO结合生成结合生成CH3COOH，使，使H+浓度减小，从浓度减小，从而而减慢减慢了反应速率。了反应速率。Zn置换出置换出Cu形成了原电池，从而形成了原电池，从而加快加快了反应速率了反应速率现在学习的是第24页，共33页三、三、电极反应式的判断和书写电极反应式的判断和书写1.1.原原电电池池两两极极的的判判断断：先先分分析析电电池池反反应应中中有有关关物物质质元元素素化化合合价价的的变变化化，确确定定原原电电池池的的正正极极和和负负极极，然然后后根根据据两两极的变化分析其他指定物质的变化。极的变化分析其他指定

19、物质的变化。2.2.书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：联系在一起考虑，它们具有加和性：化学反应方程式化学反应方程式=正极反应方程式正极反应方程式+负极反应方程式。负极反应方程式。3.3.在原电池反应中，必须遵循在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒得失电子守恒。4.4.介介质质参参与与电电极极反反应应的的原原则则：原原电电池池的的两两极极反反应应若若均均在在一一定定介介质质中中进进行行，介介质质常常常常参参与与电电极极反反应应。在在酸酸性性介介质质中中，H H+可能反应，在碱性介质中，可能反应，在碱性介质中，O

20、HOH可能反应。可能反应。现在学习的是第25页，共33页（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（）A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e BO2(g)+4H+(aq)+4e=2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e DO2(g)+2H2O(1)+4e=4OH C例题例题1 1现在学习的是第26页，共33页稀稀H2SO4总反应为：总反应

21、为：Mg+H2SO4MgSO4+H2Mg为负极，电极反应：为负极，电极反应：Mg2eMg2Al为正极，电极反应：为正极，电极反应：2H+2eH2NaOH溶液溶液思考：若把电解质溶液换为思考：若把电解质溶液换为NaOH溶液，写出电极反应式。溶液，写出电极反应式。总反应为：总反应为：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2Al为为负负极极氧化反应，为负极氧化反应，为负极还原反应，为正极还原反应，为正极Mg为正极为正极，电极反应电极反应：6H2O6e3H2+6OH2Al6e8OH2AlO24H2O2Al+2OH+2H2O2AlO2+3H2负极电极反应：负极电极反应：Mg为为负负极极请写出下

22、列电极反应式：请写出下列电极反应式：例题例题2 2现在学习的是第27页，共33页负极负极（锌筒）（锌筒）：正极正极（石墨）（石墨）：总反应：总反应：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2+2MnOOH+2MnOOH1 1、锌、锌-锰干电池锰干电池（碱性碱性）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现在学习的是第28页，共33页2 2、铅蓄电池、铅蓄电池负极负极PbPb：Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e-=PbSO=PbSO4 4正极正极PbOPbO2 2：PbOPbO2 2+4H+4H+SO+SO4

23、 42-2-+2e+2e-=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2OO总反应：总反应：现在学习的是第29页，共33页钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由一端填充由Ag2O和少量石墨组成的和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓液为浓KOH溶液，已知电池内溶液，已知电池内Zn的氧化产物为的氧化产物为ZnO。3 3、银、银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=ZnO

24、+H=ZnO+H2 2O O 正极：正极：AgAg2 2O+HO+H2 2OO +2e+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-总反应：总反应：AgAg2 2O+Zn=ZnO+2AgO+Zn=ZnO+2Ag现在学习的是第30页，共33页4 4、燃料电池、燃料电池（1 1）写写出出正正确确的的燃燃烧烧反反应应化化学学方方程程式式并并找找出两极出两极放电的物质放电的物质，负氧正还负氧正还；（2 2）根根据据电电解解液液（如如溶溶液液的的酸酸碱碱性性）改改写写燃燃料料电池总反应；电池总反应；（3 3）写出正极的电极反应式；）写出正极的电极反应式；（4 4）由由燃燃料料电电池池总总反反应应式式减减去去

25、正正极极的的电电极极反应式得到负极的电极反应式。反应式得到负极的电极反应式。现在学习的是第31页，共33页练习练习1 1、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中汽油等。请写出图中甲烷燃料电池中a a极的电极的电极反应式极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO

26、3+3H2O现在学习的是第32页，共33页练习练习2、熔融盐燃料电池具有高的发电效率、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而因而受到重视受到重视.可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物用电的熔融盐混合物用电解质解质,CO为阳极燃气为阳极燃气,空气与空气与CO2的混合气为阴极助燃的混合气为阴极助燃气气,制得在制得在6500下工作的燃料电池下工作的燃料电池,完成有关的电池完成有关的电池反应式反应式:负极反应式负极反应式:,正极反应式正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-总电池反应总电池反应 式式:.2CO+2CO32-4e-=4CO22CO+O2=2CO2解析：本题中解析：本题中COCO为还原剂为还原剂，空气中，空气中O O2 2为氧化剂为氧化剂，电池总反应，电池总反应式为：式为：2CO+O2CO+O2 2=2CO2CO2 2。用。用总反应式减去电池负极（总反应式减去电池负极（即题即题目指的阳极）目指的阳极）反应式反应式，就可，就可得到电池正极得到电池正极（即题目指的（即题目指的阴极）反应式：阴极）反应式：O O2 2+2CO+2CO2 2+4e+4e-=2CO 2CO3 32-2-。现在学习的是第33页，共33页