原电池复习课件 新课标 人教.ppt

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1、原电池复习一、学习考试大纲 把握复习方向07大纲要求了解电解池和原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式了解常见化学电源的种类及其工作原理理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施06大纲要求理解原电池和电解原理的原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。二、知二、知 识识 要要 点点 分分 析析1、原电池2、化学电源3、金属的腐蚀及其防护4、电解池5、电解规律及应用定义定义形成条件形成条件正负极正负极名称名称和电子和电子流向流向判断判断工作原理（氧还反应，工作原理（氧还反应，熟写电极反应式熟写电极反

2、应式）应用应用分析各种电池。分析各种电池。比较金属活动性比较金属活动性强弱强弱比较反应比较反应速率速率比较金属比较金属腐蚀的快慢腐蚀的快慢判断溶液判断溶液pH变化变化金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护原原电电池池腐蚀（腐蚀（定义定义、本质本质、类型类型）腐蚀防护（常见腐蚀防护（常见三种三种方法）方法）（从（从活泼性比较活泼性比较、电子得失电子得失、氧还反应氧还反应等多角度判断）等多角度判断）题型题型（三点三点记住）记住）Zn Cu A稀硫酸稀硫酸负极负极电子流出极电子流出极发生氧化反应发生氧化反应Zn 2e-=Zn2+正极正极电子流入极电子流入极发生还原反应发生还原反应2H+2e-=H2化学能化

3、学能 电能电能材料相对活泼材料相对活泼材料相对不活泼材料相对不活泼电解质溶液电解质溶液负极反应式负极反应式正极反应式正极反应式要要 点一：原电池点一：原电池 原理原理负极：负极：Al+4OH3e-=Al O2+2H2O 正极：正极：2H2O+2 e-=H2+2OH 总：总：2Al+2OH+2H2O=2Al O2+3H2 负极：负极：Cu 2e-=Cu 2+正极：正极：2H+NO3+e-=NO2+H2O总：总：Cu+4H+2NO3=2NO2+Cu 2+2H2O是否金属越活泼，一定作负极？是否金属越活泼，一定作负极？在判断电极及电极反应时要注在判断电极及电极反应时要注意考虑介质对其的影响！意考虑介

4、质对其的影响！书写电极反应式书写电极反应式2 2负极失电子所得氧化产物和正极得电子负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，形式存在，在在碱性溶液中碱性溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；1 1将两极反应的电子得失数配平后，相加将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；另一极反应；要点二、化学电源要点二、化学电源1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一次电池又称

5、不可充电电池一次电池又称不可充电电池如：干电池如：干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:能量转换效率高，供能稳定可靠。能量转换效率高，供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。池和电池组，使用方便。易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。比能量比能量 符号符号(Ah/kg)，(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率符号是符号是W/kg，W/L)

6、指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短a a、干电池、干电池(普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2，防止产生极化，防止产生极化现象。电池内总的反应式为：现象。电池内总的反应式为：4NH4NH4

7、4Cl+2Zn+2MnOCl+2Zn+2MnO2 2=Zn(NH=Zn(NH3 3)4 4ClCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2+Mn+Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O请写出各电极的电极反应。请写出各电极的电极反应。一次电池一次电池练：写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反的电极反应和总化学反应方程式。应方程式。负极负极正极正极总反应总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？化判断它已经不能正常供电了？_我们在使用我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推

8、测可能是干电池中的什么成分起了作用？推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：电解质：电解质：KOHZnZnMnOMnO2 2Zn+2OH-2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考思考该电池的正负极材料和电解质该电池的正负极材料和电解质干电池小结干电池小结负极负极:Zn2e-Z

9、n2 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状）（糊状）石墨石墨(nO2)(+）正极正极:2NH4+2e-2NH3H2 总电池反应方程式总电池反应方程式：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点：改进后碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2b b、迷你型电池、迷你型电池 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。

10、用途：手表、相机、心率调节器用途：手表、相机、心率调节器 HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）c c、锂电池、锂电池锂电池：锂电池：（-）LiLi（S S）LiILiI（晶片）（晶片）I I2 2(+(+）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

11、、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铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池铅蓄电池铅蓄电池1)正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2)工作机制工作机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程分为放电和充电两个过程二次电池二次电池放电过程总反应：放电过程总

12、反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电过程充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4(s)

13、+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电3)优缺点简析优缺点简析缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电

14、池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池银锌蓄电池银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975,1970-1975,1970-1975,1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,19

15、75-1983,1975-1983,1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,1979-1987,1979-1987,1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,1998-1992,1998-1992,1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。

16、为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-镉镍电池镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni

17、(OH)2+Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。反应式如下：反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。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，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd （A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2

18、e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发，约为火力发电的电的2 2倍倍。这是因为火力发电中放出的废热太。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的多。燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮

19、氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零废气污染都接近零；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代年代末，经反复试验、改进，到末，经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：大致情况如下：燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使优点：能量转化率高，可持续使用，用，对环境友好对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔用途：宇宙飞船，应用前景广阔负极负极:2H2+4OH-4e-4H2O 正极正极:O2+2H2O4e-4OH-总反应方程式总反应方程式：2H2O22

20、H2O（-）NiNi（多孔）（多孔）KOHKOH（溶液）（溶液）NiONiO2 2(+(+）燃燃 料料 电电 池池介质电池反应：2H2+=2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-固体燃料电池固体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-+2O2=2H2OO2+4e-=2O2 2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 航天技术上使用的一种电航天技术上

21、使用的一种电池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极，做电极，KOHKOH溶液做电解溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极池。请写出各电极的电极反应。反应。氢氧燃料电池氢氧燃料电池若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应PtPt电极电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以

22、形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应，这一极的电极反应为为_；通入氧气的一极；通入氧气的一极为为_，电极反应为，电极反应为_，总，总反应为反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学金属或合金

23、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过程。金属原子失去电子被氧化的过程。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蚀电电化腐化腐蚀蚀条件条件现现象象本本质质联联系系金属跟非金属金属跟非金属单质单质直接接触直接接触不不纯纯金属或合金跟金属或合金跟电电解解质质溶液接触溶液接触无无电电流流产产生生有微弱有微弱电电流流产产生生金属被氧化金属被氧化较较活活泼泼金属被氧化金属被氧化两者往往同两者往往同时发时发生，生，电电化腐化腐蚀蚀更普遍更普遍要点三：要点三：金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与

24、防护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）析析氢氢腐腐蚀蚀吸氧腐吸氧腐蚀蚀条件条件 总总反反应应式式水膜酸性水膜酸性较较强强（pH4.3）水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性Fe-2e=Fe2+2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OHFe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2电电电电极极极极反反反反应应应应负负负负极极极极正正正正极极极极 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

25、池的阴极而受到保护。池的阴极而受到保护。【特别提示】【特别提示】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腐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一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般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀（3 3）金属防护的几种重要方法）金属防护的几种重要方法根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济根据各国调

26、查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属腐蚀的主要害处，不仅在产和爆炸等造成的间接损失。金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。损失比金属本身要

27、大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和等的

28、泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。附近居民的生命安全。金属腐蚀的危害和防腐的意义另外，新技术、新产品乃至新工业的产生往往也另外，新技术、新产品乃至新工业的产生往往也需要首先克服由腐蚀带来的问题。历史上，在找到了需要首先克服由腐蚀带来的问题。历史上，在找到了耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫酸工业才得以发展起来；耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫酸工业才得以发展起来；发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬勃兴发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬勃兴起；实施登月计划中，也曾遇到过一个严重的腐蚀问起；实施登月计划中，也曾遇到过一个严重的腐蚀问题：用钛合金制成的盛题：用钛合金制成的盛N2O4（氧化剂）的容器在试（氧化剂）的容器在试验中几小时就破裂了，经查是应力腐蚀所致。后来经验中几小时就破裂了，经查是应力腐蚀所致。后来经过反复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制应力腐蚀，过反复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制应力腐蚀，才实现了人类登上月球的计划。在现代新技术、新产才实现了人类登上月球的计划。在现代新技术、新产品的发展中，也需要不断地解决各种新的、越来越困品的发展中，也需要不断地解决各种新的、越来越困难的腐蚀问题。难的腐蚀问题。金属腐蚀的危害和防腐的意义