原电池原理及应用

1、原电池原理及应用问题问题1:下列装置中灵敏电流计上是否有电下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过流通过?下列装置是否为原电池下列装置是否为原电池?（1）构成原电池条件）构成原电池条件电解质溶液电解质溶液活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应一、原电池一、原电池问题问题2：有电流说明有电：有电流说明有电能产生能产生, 电能是怎样转化电能是怎样转化来的来的? 如图所示是如图所示是 装置：装置：Zn电极作作_极极,填填“正正”或或“负负”）极，其电极反应为）极，其电极反应为_，该反应是该反应是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反

2、应；，下同）反应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该，该反应是反应是_反应。反应。总反应：总反应： 正正负负Zn -2e-2e- -= = Zn 2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Zn +H+H2 2SOSO4 4= = Zn SOSO4 4+H+H2 2原电池原电池氧化氧化还原还原1 1、原电池的反应原理、原电池的反应原理自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应把化学能转化为电能的装置把化学能转化为电能的装置（2）原电池定义）原电池定义（3）原电池本质）原电池本质（4）原电池工作原理）原电池工作原理较活泼的金属较活泼的金属 （“失去或者得到失去或者

3、得到”）电子发）电子发生生 反应（反应（“氧化氧化”或或“还原还原”），电子从较），电子从较 金金属（属（ 极）通过外电路流向较极）通过外电路流向较 金属金属（ 极）。极）。失去失去氧化氧化活泼活泼负负不活泼不活泼正正活动与探究一：向一支小烧杯中加入活动与探究一：向一支小烧杯中加入1.0mol/LCuSO4溶液约溶液约30ml，再加入适量锌粉，用温度计，再加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。测量溶液的温度，观察温度计的变化。现象：现象： 。 结论：结论： 温度升高温度升高由于反应放热，所以是自发的氧化还原反应由于反应放热，所以是自发的氧化还原反应活动与探究二：能否根据活动与

4、探究二：能否根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu也来也来设计一个铜、锌原电池？指出所选用的电解质设计一个铜、锌原电池？指出所选用的电解质溶溶液，写出该原电池的两电极反应式、总反应式。液，写出该原电池的两电极反应式、总反应式。画出原电池的构造图。画出原电池的构造图。负极材料负极材料_负极反应负极反应_ _ 正极材料正极材料_正极反应正极反应_选用的电解质溶液选用的电解质溶液_ _ 原电池的构造图：原电池的构造图：CuSO4ZnZnCuCu或或C CZn -2e-2e- -= = Zn 2+2+Cu 2+2+ +2e+2e- -= = CuCuSO4溶液思考：设计出的原电池有什么思考：设计出的原电池有

5、什么缺点？如何改进？缺点？如何改进？ 寿命短，不稳定二、双液原电池的设计二、双液原电池的设计（1）组成）组成半电池半电池电解质溶液和电极电解质溶液和电极导线导线、盐桥盐桥（2）工作原理）工作原理在在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶液中，锌片逐渐 ，即，即Zn被被 ，锌原子，锌原子 电子，形成电子，形成 进入溶液，从锌片上释放的电子，经过进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向导线流向 ；溶液中的；溶液中的 从铜片上得电子，还原成从铜片上得电子，还原成为为 并沉积在铜片上。总反应为并沉积在铜片上。总反应为 。反应是自发进行的，锌为反应是自发进行的，锌为 ，铜为，铜为 。溶解溶解氧化氧化失去失去Zn

6、Zn2+2+CuCu片片CuCu2+2+CuCuZn +CuSO+CuSO4 4= = Zn SOSO4 4+Cu+Cu负极负极正极正极负极负极相对相对活泼活泼- -失电子失电子- -电子流出电子流出- -发生氧化反应发生氧化反应正极正极相对不相对不活泼活泼- -得电子得电子- -电子流入电子流入- -发生还原反应发生还原反应（3）电极）电极（4）环路的构成）环路的构成外电路：电子从负极到正极外电路：电子从负极到正极内电路：电子从负极到正极内电路：电子从负极到正极阳离子阳离子 正极，阴离子正极，阴离子 负极负极（5）盐桥）盐桥在在U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂做成的冻胶。溶

7、液和琼脂做成的冻胶。盐桥的作用：盐桥的作用：（1）形成闭合回路。）形成闭合回路。 （2）平衡电荷。）平衡电荷。将离子反应将离子反应2Fe3+Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 设计成原电池设计成原电池 利用反应利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 ，设计一个，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。原电池的示意图，并写出电极反应。 (+)(-) G Cu Pt FeCl3溶液溶液负极（负极（Cu）：）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）（氧化反应）正极（正极（Pt或或C）：）：2Fe3+2e

8、-=2Fe2+（还原反应）（还原反应）(+)(-)盐桥盐桥Cu C CuCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 强调：原电池的强调：原电池的设计设计原电池工作原理原电池工作原理第二课时第二课时方法一：根据电极材料的性质确定。方法一：根据电极材料的性质确定。 相对活泼的是负极，相对不活泼的是正极；相对活泼的是负极，相对不活泼的是正极；方法二：根据电极反应的本质确定。方法二：根据电极反应的本质确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极；负极；得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。方法三：根据电子或电流方向确定。方法三：根据电子或电流方向确定。电子流出的为负极，电子流入的为正极电

9、子流出的为负极，电子流入的为正极电流流出的为正极，电流流入的为负极电流流出的为正极，电流流入的为负极方法四：根据电极的现象确定。方法四：根据电极的现象确定。有气泡产生或增重的为正极，减轻的为负极有气泡产生或增重的为正极，减轻的为负极强调：电极的判断强调：电极的判断三、原电池电极的判断三、原电池电极的判断1、判断下列装置能否构成原电池。、判断下列装置能否构成原电池。2、构成原电池条件、构成原电池条件电解质溶液电解质溶液活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应3、盐桥的作用是什么？、盐桥的作用是什么？（1）形成闭合回路。）形成闭合回路。

10、（2）平衡电荷。）平衡电荷。例例2、原电池的电极名称不仅与电极材料的性、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是正确的是A由由Al、Cu、稀、稀H2SO4组成原电池，其负极组成原电池，其负极反应式为：反应式为：Al3eAl3+B由由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其溶液组成原电池，其负极反应式为：负极反应式为：Al3e4OHAlO22H2OC由由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其溶液组成原电池，其负极反应式为：负极反应式为：Cu2eCu2+D由由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极、浓硝酸组成原电池，其

11、负极反应式为：反应式为：Cu2eCu2+C四、原电池电极反应式和电池反应式的书写四、原电池电极反应式和电池反应式的书写例例1、书写如下电池反应的电极方程式、书写如下电池反应的电极方程式负极：负极：正极：正极： 电池反应式：电池反应式： Mg-2e-2e- -= = Mg 2+2+2H+ +2e+2e- -= = H2Mg+2H+2H+ += = Mg 2+2+H+H2 2 负极：负极：正极：正极： 电池反应式：电池反应式： 2Al+8OH-6e-6e- -= 2= 2AlO2-+4H2O6H2O+6e e- -= = 3H2 +6OH-2Al+2OH-+2H+2H2 2O= 2O= 2AlO2

12、-+ 3H2 负极：负极：正极：正极： 电池反应式：电池反应式： Fe-2e-2e- -= = Fe 2+2+2H+ +2e+2e- -= = H2Fe+2H+2H+ += = Fe 2+2+H+H2 2 负极：负极：正极：正极： 电池反应式：电池反应式： 2Fe-4e-4e- -= 2= 2Fe 2+2+O2+2H2O +4e+4e- -= 4OH= 4OH- -2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)= 2Fe(OH)2 2浓浓HNO3负极：负极：正极：正极： 电池反应式：电池反应式： Cu-2e-2e- -= = Cu 2+2+2NO3- -+4H+4H+ +2e+2e- -= = 2

13、NO2 +2H2OCu+2NO3- -+4H+4H+ += Cu= Cu2+2+ +2NO2 +2H2O小结小结3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。原电池电极反应式的书写注意事项：原电池电极反应式的书写注意事项：1） 找出两极放电的物质，找出两极放电的物质，负氧正还。负氧正还。2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和，以遵循电荷守恒和质量守恒。质量守恒。五、原电池应用五、原电池应用1、比较金属活动性强弱、比较金属活动性强弱通常负极材料活性大于正

14、极材料通常负极材料活性大于正极材料例例2、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是强的是A甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有溶解，甲上有H2气放出气放出B在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多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例例1、X、Y、Z都是金属，把都是金属，把X浸入浸入Z的硝酸盐溶的硝酸盐溶液中，液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X和和Y组成原电池时，组成原电

15、池时，Y为电池的负极。为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性三种金属的活动性顺序为顺序为 AXYZ BXZY CYXZ DYZXC2、比较反应速率、比较反应速率形成原电池后，如做负极则速率加快；如做正极形成原电池后，如做负极则速率加快；如做正极则减慢速率则减慢速率例例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纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸； B纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C粗锌和粗锌和 1mol/L 盐酸；盐酸； D粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液溶液D五、原电池应用五、原电池应用原电池工作原理原电池工

16、作原理第三课时第三课时常见原电池的负极一般是：常见原电池的负极一般是：相对相对 的金属，发生的金属，发生 变化、变化、 流出、电极流出、电极 ；正极一般是：相对正极一般是：相对 的金属，的金属，发生发生 变化、变化、 流出、电极流出、电极 。活泼活泼氧化反应氧化反应电子电子减轻或变细减轻或变细不活泼不活泼还原反应还原反应电流电流有气泡或变粗有气泡或变粗负极负极（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(酸性）酸性）一、常

17、见的化学电源一、常见的化学电源1 1、分类：根据原电池原理，人们设计、生产的电、分类：根据原电池原理，人们设计、生产的电池可分为池可分为 、 和和 。一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池2、一次电池：发生、一次电池：发生 的物质大部分消耗后，的物质大部分消耗后， 氧化还原反应氧化还原反应不能再使用不能再使用负极负极-Zn-Zn正极正极MnOMnO2 2电池反应：电池反应：电解质：电解质：KOHZn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思考该电池的正负极材料和电解质？思

18、考该电池的正负极材料和电解质？碱性锌锰电池的优点：碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间比干电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气涨或漏液。电池增大几倍，不会气涨或漏液。2)2)碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池钮扣电池：不锈钢制成一个由正极钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由正极一端填充由AgAg2 2O O和少量石墨组和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓质溶液为浓KOHKOH溶液，已知电池内溶液，已知电池

19、内ZnZn的氧化产物为的氧化产物为Zn(OH)Zn(OH)2 23）银）银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+ 2OH- -2e- =Zn(OH)2正极：正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 总反应：总反应： Ag2O+ Zn +H2O=Zn(OH)2+ 2Ag4）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：3 3、二次电池：、二次电池：可重复使用的电池如可重复使用的电池如铅蓄电池（电瓶）等。铅蓄电池（电瓶）等。 当电池充电时，就是通以当电池充

20、电时，就是通以 ，铅板（原电池的铅板（原电池的 极）与电源极）与电源 极极相连；二氧化铅板（原电池的相连；二氧化铅板（原电池的 极）极）与电源与电源 极相连。在充电过程中，极相连。在充电过程中，上述电极反应都上述电极反应都 进行。进行。直流电直流电负负负负正正正正同时同时电极电极: Pt制作的惰性电极制作的惰性电极电解质溶液电解质溶液: KOH溶液溶液负极负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正极正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应：总反应：2H2+ O22H2O拓展创新拓展创新氢氧燃料电池氢氧燃料电池若为酸性介质，试写出电极反应式？若为酸性介质，试写出电极反应

21、式？思考思考: :负极：负极：2H2 - 4e- 4H+正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O5 5）新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷甲烷电池电池/（1）定义：利用）定义：利用 和和 之间的氧化还之间的氧化还原反应，将化学能转化为电能。原反应，将化学能转化为电能。燃料燃料氧化剂氧化剂例：例：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使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。常用的用方便，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、汽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油等。请写出图中甲烷燃料

22、电池中a a极的电极极的电极反应式反应式： ，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+2OH-=CO32-+3H2O燃料电池优点：燃料电池优点：能量转化效率高，排放的废弃物少和运行时噪音小等能量转化效率高，排放的废弃物少和运行时噪音小等6）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)37）锂电池（非水有机溶剂电解液）锂电池（非水有机

23、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。原电池工作原理原电池工作原理第四课时第四课时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腐蚀电化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）金属腐蚀及防护金属腐蚀及防护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：

24、金属腐蚀：是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学反应（氧化（氧化还原）而腐蚀损耗的过程。还原）而腐蚀损耗的过程。钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁表面形成的微小原电池示意图钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀钢铁的析氢腐蚀示意钢铁的析氢腐蚀示意图图钢铁的吸氧腐蚀示意钢铁的吸氧腐蚀示意图图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酸性。水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 电极反应电极反应负

25、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+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系钢铁腐蚀的防护：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等金属加进钢里制成合金钢。等金属加进钢里制成合金钢。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

26、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多万港币购回多万港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，其主要成分是通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是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，年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是下列对起原因的分析，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

27、金、银、锡、锌的合金；它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；2.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。牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，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。起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。牺牲阳极的阴极保护法示意图牺牲

28、阳极的阴极保护法示意图练习：下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的练习：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是稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A B C D D 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蚀有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般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防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀小结小结 例例1 1：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两 种 ， 它 们 放 电 时 的 总 反 应 都 可 以 表 示 为两 种 ， 它 们 放 电 时 的 总 反 应 都 可 以 表 示 为2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应，酸式电池中电