原电池原理（第一课时） (2)

2022-5-1111786年，伽尔伐尼年，伽尔伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。青蛙抽搐实验。原电池的雏形原电池的雏形理论解释理论解释 ：生物电观点！生物电观点！2022-5-112 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。2022-5-113原电池原理原电池原理2022-5-114构成原电池条件构成原电池条件有电解质溶液有电解质溶液有活性不同的两极有活性不同的两极有闭合回路有闭合回路 2022-5-1153、简单原电池的正负极和电子流向如何判断？、简单原电池的正负极和电子流向如何判断？负极负极（）： 电电 子子电电 流流是是不活泼金属或非金属不活泼金属或非金属，正极正极（+）：是是活泼金属活泼金属，本身本身失去电子失去电子，发生发生氧化反应氧化反应。进电子进电子 ，本身不反应，本身不反应，得电子得电子发生发生还原反应还原反应。是溶液中的是溶液中的阳离子阳离子要用到金属活动性顺序表：要用到金属活动性顺序表：注意：注意：K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au活泼性，还原性依次活泼性，还原性依次 减弱。减弱。2022-5-1164 4、原电池的工作原理、原电池的工作原理什么什么？2022-5-117氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H+2e- =H2阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子2022-5-118 正负两极上进出电子总数相等，根据正负两极上进出电子总数相等，根据电子电子守恒守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。 原电池反应跟直接反应差别：原电池反应跟直接反应差别： 反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。反应速率加快；一般只有一个电极直接参加反应。 原电池的工作原理是将氧化还原反应分在原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正（氧化）、负（还原）两极进行，负极上失去正（氧化）、负（还原）两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流。的电子流入正极，从而产生电流。明确以下几点明确以下几点 利用原电池原理利用原电池原理 可可制作各种电池制作各种电池，如干电，如干电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池、铅蓄电池、银锌电池、锂电池、氢氧燃料电池池。2022-5-119练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H22022-5-1110()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO42022-5-1111 ()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu2022-5-1112()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Fe2e- Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或或 Fe+H2SO4FeSO4+H22022-5-1113原电池电极反应方程式的书写原电池电极反应方程式的书写:1.先判断正负极先判断正负极: 活泼金属做负极活泼金属做负极, 不活泼金属或非金属做正极不活泼金属或非金属做正极2.负极负极: Mne- = Mn+3.正极正极: (1)在在酸酸溶液中溶液中: 2H+ + 2e- =H2(析氢腐蚀析氢腐蚀)(2)在含不活泼金属阳离子的在含不活泼金属阳离子的盐盐溶液中溶液中: Cu2+ + 2e- = Cu 或或 Ag+ + e- =Ag (3)在在中性中性或或碱性碱性溶液中溶液中(NaCl、NaOH): O2+ 2H2O + 4e- = 4OH (吸氧腐蚀吸氧腐蚀)4.检查检查: 正负电极得失电子守恒正负电极得失电子守恒2022-5-11142.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是3。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag2Fe3+Fe=3Fe2+( D )( Zn AgNO3 C )( Fe Fe2(SO4)3 C )A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B. 保持平衡状态；保持平衡状态；C. 铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D. 银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；2022-5-1115原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法:负极负极:(1)相对活泼的金属相对活泼的金属(2)失电子失电子,发生氧化反应发生氧化反应(3)质量减少质量减少(4)电解质溶液中阴离子的定向移动方向电解质溶液中阴离子的定向移动方向正极正极:(1)相对不活泼的金属相对不活泼的金属 或或 非金属非金属(2)得电子得电子,发生还原反应发生还原反应(3)质量增加质量增加 或或 生成气体生成气体(4)电解质溶液中阳离子的定向移动方向电解质溶液中阳离子的定向移动方向2022-5-1116本节要点本节要点:1，原电池概念。，原电池概念。2，构成原电池的条件。，构成原电池的条件。3，原电池的正负极和电子流向判断。，原电池的正负极和电子流向判断。4，原电池的工作原理。，原电池的工作原理。小小 结结2022-5-1117常见电池和新型电池示例常见电池和新型电池示例2022-5-1118负极负极（锌筒）（锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正极正极（石墨）（石墨） ： 2NH4+ +2e-= 2NH3+ + 2H2 总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2 1、锌、锌-锰干电池锰干电池2NH4+2MnO2 + 2e=2NH3+Mn2O3+H2OZn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O2022-5-11192、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：2022-5-1120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+ 2Ag2022-5-11214、燃料电池、燃料电池负极负极H H2 2：2 2H2+4OH- -4e- =4H2O 正极正极O O2 2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH- （吸氧腐蚀）（吸氧腐蚀）总反应：总反应： O O2+2+2H2 =2H2O氢氧燃料电池是一种新氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。电极表面放电。在中性或碱性电解质溶液中在中性或碱性电解质溶液中2022-5-11224、燃料电池、燃料电池正极正极O O2 2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH- （吸氧腐蚀）（吸氧腐蚀）总反应：总反应： O O2+2+2H2 =2H2O氢氧燃料电池是一种新氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。电极表面放电。在酸性电解质溶液中在酸性电解质溶液中4OH- +4H+ =4H2OO2 +4H+ +4e- =2H2O2022-5-11234、燃料电池、燃料电池负极负极H H2 2： 2 2H2 -4e- = 4H+ 正极正极O O2 2： O2 +4H+ +4e- =2H2O总反应：总反应： O O2+2+2H2 =2H2O氢氧燃料电池是一种新氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。电极表面放电。在酸性电解质溶液中在酸性电解质溶液中2022-5-11245、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)36、锂电池（非水有机溶剂电解液）、锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：负极：2Li-2e=2Li+，正极：，正极：I2+2e=2I，总反应：总反应：2Li+I2=2LiI跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。2022-5-1125金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护判断下列装置是否为原电池？若是，判断下列装置是否为原电池？若是， 指出电极名称指出电极名称并写出电极反应式。并写出电极反应式。2022-5-1126钢铁表面钢铁表面形成的微小形成的微小原电池原电池示意图示意图2022-5-1127钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图2022-5-1128知识总结知识总结1、2、金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）（常见普遍）. 金属腐蚀金属腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：3、金属腐蚀：金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化反应（氧化还原）而腐蚀损耗的过程。还原）而腐蚀损耗的过程。2022-5-11294.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系2022-5-1130钢铁腐蚀的防护：钢铁腐蚀的防护：例例6：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Cr、Ni等金属加进钢等金属加进钢里制成合金钢。里制成合金钢。A.C. 铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；B.D.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；2000年年5月，保利集团在香港拍卖会上花费月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3这三件这三件1760年铜铸的国宝在年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是析，最可能的是环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；（ D ）它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；2022-5-11312.金属表面覆盖保护层金属表面覆盖保护层3.电化学保护法电化学保护法原理：原理：原理原理 ：如油漆、油脂等，电镀（如油漆、油脂等，电镀（Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。物薄膜）作保护层。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。牺牲负极保护法牺牲负极保护法（动画）（动画）形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。2022-5-1132练练 习习如图如图, 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