《原电池》选修4)1)

1、 第四章第四章 电化学基础电化学基础 第一节第一节 原原 电电 池池 学习目标：体验化学能转化为电能的探学习目标：体验化学能转化为电能的探究过程；究过程； 了解原电池的工作原理和构成原电池的了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；条件； 能够写出电极反应式和电池反应方程式能够写出电极反应式和电池反应方程式. .2022年年6月月18日星期六日星期六原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能 17801780年，意大利生物学家伽伐尼用金年，意大利生物学家伽伐尼用金属解剖刀触动放在铜盘上的青蛙时，属解剖刀触动放在铜盘上的青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。他做已死去的青蛙竟然发生了抽搐。他做了几

2、个实验，了几个实验， 1791年，伽伐尼发表了年，伽伐尼发表了论论肌肉中的肌肉中的生物电生物电论文，引起广泛关注。论文，引起广泛关注。 善于质疑的意大利物理学家伏打，善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问提出了疑问,伏打用实验推翻了伽伏打用实验推翻了伽伐尼的伐尼的肌肉中的肌肉中的生物电生物电结论结论 在在1799年，意大年，意大利的物理学家利的物理学家伏打伏打发发明了世界上第一个电明了世界上第一个电池池伏打电池，即原伏打电池，即原电池。电池。 为纪念他的伟大成为纪念他的伟大成就，科学界将他的姓就，科学界将他的姓简化成简化成Volt（伏特伏特），），作为电压单位的命名。作为电压单位的命名。（伏

3、打电池示意图）（伏打电池示意图）意大利科学家意大利科学家亚历山德罗亚历山德罗. .伏打伏打(Alessandro Volta)(Alessandro Volta)（即原电池） 伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：你知道其中的奥秘吗？你知道其中的奥秘吗？开开 题题实验现象：实验现象：锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生而铜片上没有而铜片上没有活动与探究活动与探究【实验一实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？实验现象：实验现象：电流计指针发生转，电流计指针发生转，Cu片上有气泡产生片上有气泡产生锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解实验

4、二：将锌片和铜片用导线连接并串联一个电流计，插入硫酸溶液中，问题一问题一：为什么在同一稀硫酸中，锌片为什么在同一稀硫酸中，锌片表面有气泡，而铜片表面上却没有呢？表面有气泡，而铜片表面上却没有呢？ 问题二问题二：当锌片和铜片用导线相连当锌片和铜片用导线相连插入同一插入同一稀硫酸稀硫酸，为什么铜片表面会有气泡冒出呢？，为什么铜片表面会有气泡冒出呢？ 思考与讨论思考与讨论 1.1.铜片上的气体是什么？铜片上的气体是什么？ 2.2.氢元素原来以什么形式存在？氢元素原来以什么形式存在？4. 4. 电子从何而来？电子从何而来？3. 3. 从电子得失角度分析从电子得失角度分析2H2H+ +2e- H H2

5、2 ？H H2 2化合态化合态Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去失去电子，发生氧化电子，发生氧化反应反应氧化剂氧化剂(H+)在铜在铜极上得到电子，极上得到电子，发生还原反应发生还原反应还原剂失去还原剂失去的电子从锌的电子从锌极流出极流出流入铜极流入铜极经外电路经外电路Zn2+H+SO42- 分析与理解分析与理解定义：定义：将化学能转化成电能的将化学能转化成电能的一：认识原电池一：认识原电池电子锌片：锌片：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）铜片：铜片：2H+2e-=H2 （还原反应）（还原反应）原电池的正负极的规定原电池的正负极的规定负极：负极：电子

6、流出的一极电子流出的一极正极：正极：电子流入的一极电子流入的一极正极（Cu） 负极（Zn）电流电流电子电子CuZn 稀硫酸稀硫酸- - -Zn2+H+H+灯泡灯泡负极正极电极反应电极反应2H+2e=H2 负极：负极：Zn2e=Zn2+正极：正极：原原电电池池氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧氧化化还还原原反反应应总反应：总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式离子方程式)失去电子失去电子得到电子得到电子Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式化学方程式)【问题问题】CuZn-溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？Zn2+Z

7、n2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-负极负极正极正极静电作用静电作用【问题问题】CuZn-为什么为什么H+在铜片上得到电子？在铜片上得到电子？Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+负极负极正极正极静电静电斥力斥力静电静电引力引力CuZn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子失去电子失去电子溶液中阳离子溶液中阳离子得到电子得到电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-二二 原电池工作原理原电池工作原理

8、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把氧化反应和还原反应分开在不同区把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，电子的转移通过导线传递，域进行，电子的转移通过导线传递，获得电流。获得电流。 锌片不断溶解锌片不断溶解有气泡生成有气泡生成三三 原电池的正负极的判断方法原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动（根据电子流动方向方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极 较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料负极负极正极正极宏观判断宏观判断： 根据电极材料根据电极材料 根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反

9、应负极负极正极正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极 根据电极现象：根据电极现象：有气泡冒出或增重和减重有气泡冒出或增重和减重 根据电解质阴阳离子移动方向：根据电解质阴阳离子移动方向： 有气泡冒出或增重的电极有气泡冒出或增重的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极正极正极负极负极阳离子移向正极，阴离子移向负极阳离子移向正极，阴离子移向负极（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨

10、等判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？判断下列哪些装置能构成原电池。为什么？形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路组成原电池的条件组成原电池的条件 （1）有两种活动性不同的金属（或）有两种活动性不同的金属（或一一 种是非金属单质或金属氧化物）种是非金属单质或金属氧化物）作电极。作电极。 （2）电极材料均插入电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。 （3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。 （4）内部条件：）内部条件：能自发进行氧化还能自发进行氧化还 原反应。原反应。1. 在如下图所示的在

11、如下图所示的8 8个装置中，属于原电池的有个装置中，属于原电池的有 . . e课堂练习课堂练习: :(3)(4)(5)(6)(2)(1) H2SO4 (aq)ZnFeA A CuSO4 (aq)ZnZnCuSO4 (aq)A ZnCuA H2SO4 (aq)ZnCA 酒精酒精ZnCuZnCuCuSO4 (aq)H2SO4 (aq)A (7)NaCl溶液溶液 A ZnCuCuSO4 (aq)Zn+CuSOZn+CuSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+Cu, Zn+Cu+Cu, Zn+Cu2+ 2+ =Zn=Zn2+ 2+ +Cu+Cu负极负极Zn2e=Zn2+氧化反应氧化反应锌片不断溶解锌片不

12、断溶解 正极正极 Cu Cu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu （还原反应）（还原反应） 增重增重CuFe 稀硫酸稀硫酸巩固巩固练习练习1（1）说明反应的现象）说明反应的现象:（2）判断正负极）判断正负极（3）写出电极反应式）写出电极反应式（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。铜片上产生铜片上产生H2正极正极:Cu 负极负极:Fe负极负极 （Fe ）：）：Fe-2e-=Fe2+正极正极 (Cu): 2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2（1）将反应将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原设计成原电池。电

13、池。（2）判断正负极并写出电极反应。）判断正负极并写出电极反应。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液负极（铁）：负极（铁）：Fe2e=Fe2+正极（石墨）：正极（石墨）：2Fe3+ + 2e=3Fe2+请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等试画出原电池的装置简图。试画出原电池的装置简图。Cu

14、Zn- - -Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子失去电子失去电子溶液中阳离子溶液中阳离子得到电子得到电子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-3、原电池工作原理、原电池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把氧化反应和还原反应分开在不同区把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，获得电流。域进行，获得电流。 提出问题：提出问题： 右图是原电池，如果用它右图是原电池，如果用它做电源，不但效率低，而做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减且时间稍长电

15、流就很快减弱，因此不适合实际应用弱，因此不适合实际应用。硫酸铜溶液硫酸铜溶液这是什么原因造成的呢？有没有什么改这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？进措施？造成的主要原因造成的主要原因：由于锌片与硫酸铜溶液由于锌片与硫酸铜溶液直接直接接触，在不使用接触，在不使用时，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面时，难以避免溶液中有铜离子在锌片表面直直接接还原，一旦有少量的铜在锌片表面还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，析出，即在负极（锌）表面也构成了原电池，加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的加速铜在负极锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后

16、，电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不在构成原电池了，也就没有电流在产生。不在构成原电池了，也就没有电流在产生。有什么改进措施？有什么改进措施？ 对锌铜原电对锌铜原电 池工作原理的进一步探究池工作原理的进一步探究上面的上面的7号装置，怎样才号装置，怎样才能形成原电池呢？能形成原电池呢？为了避免发生这种现象，设计如下图（书为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图图4-1）所示的原电池装置，你能解释它）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？的工作原理吗？盐桥中通常装有含琼胶盐桥中通常装有含琼胶的的KClKCl饱和溶液饱和溶液此装置优点：能稳定长此装置优点：能稳定长时间放电时间放电工作

17、原理工作原理外电路外电路：Zn失去电子沿导线通过电流表进入失去电子沿导线通过电流表进入 铜片铜片内电路内电路： Zn原子失去电子成为原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使进入溶液，使ZnSO4溶液因溶液因Zn2+增加而带正电，盐桥中增加而带正电，盐桥中的的Cl-会移向会移向ZnSO4溶液；同时溶液；同时Cu2+获得电获得电子成为金属沉淀在铜片上，使子成为金属沉淀在铜片上，使CuSO4溶液溶液因因SO42-相对增加而带负电，盐桥中的相对增加而带负电，盐桥中的K+移移向向CuSO4溶液，从而形成闭合回路。溶液，从而形成闭合回路。 取出盐桥取出盐桥 Zn原子失去电子成为原子失去电子成为Zn2+进入溶进

18、入溶液，使液，使ZnSO4溶液因溶液因Zn2+增加而带增加而带正电；同时正电；同时Cu2+获得电子成为金属获得电子成为金属沉淀在铜片上，使沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因溶液因SO42相对增加而带负电，这两种相对增加而带负电，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成不产生电流的现象。，造成不产生电流的现象。 由于由于盐桥（如盐桥（如KClKCl）的存在）的存在，其中，其中阴离子阴离子ClCl- -移移向向ZnSOZnSO4 4溶液，阳离子溶液，阳离子K K+ +移移向向CuSOCuSO4 4溶液，分别中和过剩的电荷，溶液，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因

19、而放电作用不保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，从而原电池不断产生电间断地进行，从而原电池不断产生电流。流。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产生沉溶液反应产生沉淀，可用淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。上述原电池装置上述原电池装置:写出其中负极和正极的电极反应式以及该写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。电池的总反应方程式。负极（锌片）：负极（锌片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反应）（氧化反应） 正极（铜片）：正极（铜片）： Cu2+ + 2e - = Cu （还原反应）（还原反应）电池反应（电池反应

20、（总化学方程式总化学方程式）：）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu 电池符号电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极负极 盐桥盐桥 正极正极1.1.组成组成两个半电池两个半电池, ,左左右两个烧杯中的电解质溶右两个烧杯中的电解质溶液应液应 与电极材料具有相同的与电极材料具有相同的阳阳离子离子。盐桥的作用盐桥的作用让溶液始终保持电中性让溶液始终保持电中性代替两溶液直接接触代替两溶液直接接触使两个烧杯中的溶液连成使两个烧杯中的溶液连成一个通路一个通路盐桥：盐桥：饱和饱和 KCl KCl 溶液溶液( (以琼以琼 胶制作成冻胶胶制作成冻胶) )原电池原电池1.制作各种实用电池制

21、作各种实用电池2.判断金属活动性判断金属活动性3.判断反应速率判断反应速率4.金属腐蚀与防护金属腐蚀与防护 【思考思考】 有下列材料：有下列材料： ZnZn片、片、CuCu片、片、导线、西红柿（或其它水果）导线、西红柿（或其它水果）, ,根据构根据构成原电池的条件，请大家推断一下能否成原电池的条件，请大家推断一下能否组成原电池？组成原电池？（1）将反应将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原设计成原电池。电池。（2）判断正负极并写出电极反应。）判断正负极并写出电极反应。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液负极（铁）：负极（铁）：Fe2e=Fe2+正极（石墨）：正极（石墨）：2Fe3+ + 2

22、e=3Fe2+请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应 :Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：Cu Cu 2e- = Cu2+比比Cu不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+ Fe2(SO4 )3、FeCl3等等若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。什么？试画出原电池的装置简图。1.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相

23、连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a、b相连相连时，时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四种金上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为属的活动性顺序由强到弱的为 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B原电池原理知识小结原电池原理知识小结一：原电池的原理1概念：化学能概念：化学能转变为转变为电能电能的装置的装置 2、原电池的正负极判断、原电池的正负极判断负极：负极：电子流出的一极，一般是较活泼的金

24、属电子流出的一极，一般是较活泼的金属正极：正极：电子流入的一极，不活泼的金属或会电子流入的一极，不活泼的金属或会 导电的非金属材料导电的非金属材料先决条件：必须能发生氧化还原反应，才考虑下面的先决条件：必须能发生氧化还原反应，才考虑下面的 条件条件两种两种不同不同的金属的金属 （或一种金属与（或一种金属与石墨石墨）作电极）作电极用用导线导线相连（或相连（或直接接触直接接触）插入插入电解质溶液电解质溶液里，形成里，形成闭合闭合回路回路金属能与电解质溶液自动发生金属能与电解质溶液自动发生氧化还原氧化还原反应反应干电池干电池纽扣电池纽扣电池锂电池锂电池知识点知识点1：化学电池：化学电池1)概念概念:

25、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池和电池组，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。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(Wh/kg)，(Wh/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

26、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)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1 1、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，防止产生极化现象。电极

27、总的反应式为：防止产生极化现象。电极总的反应式为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O一、一、 一次电池一次电池写出写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应方程式。的电极反应方程式。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化判断它已经不能正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？常供电了？_我们在使用干电我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什池的过程中并没有发现有气体产生，

28、请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O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 ZnCl2Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。2、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池KOHKOH负极：负极：( (- -) ) Zn ZnZ

29、n - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池总反应：电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ( (+ +) )MnOMnO2 23.锌银钮扣电池锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2总反应：总反应： Zn+Ag2O

30、 + H2O =Zn(OH)2+2Ag电极分别为电极分别为Ag2O和和Zn电解质溶液为电解质溶液为KOH铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍氢电池、锂离子电池1.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，其电极反应分为放电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和充电两个过程二、二次电池二、二次电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) -2e- + SO42

31、- =PbSO4 (s)正极：正极：PbO2(s) +2e- + 4H+SO42- =PbSO4 (s) +2H2O 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Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)(2)充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应还原反应负极：负极：正极：正极：PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42- 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

32、程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电负接负负接负正接正正接正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、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池2 2、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

33、，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：

34、电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-3 3、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(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。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

35、（ A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+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。

36、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： ( (三三) )燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池电极电极: Pt制作的惰性电极制作的惰性电极,一个催化一个催化转化元件转化元件电解质溶液电解质溶液: KOH溶液溶液负极负极

37、: 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，试写出电极反应式？思考思考: :负极：负极：2H2 - 4e- 4H+正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/ /甲烷电池甲烷电池/ /煤气电池煤气电池/ /海水海水- -空气电池空气电池) )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

38、+ + 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= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化

39、而产电流。 负极：负极：4A1-12e- 4A13+ 正极：正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为：电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比这种海水电池比“干电池干电池”的能量高的能量高2050倍。倍。甲烷甲烷-氧燃料电池氧燃料电池 该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气上分别通甲烷和氧气: 负极：负极：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为：电池总反应式为：CH4+2O2+2K

40、OH K2CO3+3H2O熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融的熔融盐混合物作电解质，盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空气为阳极燃气，空气与与COCO2 2的混合气为阴极燃气，制得在的混合气为阴极燃气，制得在6565下工作的燃料电池，完成有关的电池反应下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：式：负极反应式：负极反应式：2CO+4e+2CO2CO+4e+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO

41、2=2CO32-2CO+O2=2CO2小结小结:燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池 除能量转化率除能量转化率 高外还可持续使用，不污染环境。高外还可持续使用，不污染环境。一般的可燃物均可与一般的可燃物均可与O2组成燃料电池组成燃料电池，如，如H2、CO、CH4、乙醇等。乙醇等。燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电 解液，二者电极上应式是有区别的解液，二者电极上应式是有区别的。如如甲烷甲烷-氧燃料电池氧燃料电池在在酸性介质中的电极反应酸性介质中的电极反应为：为： 负极：负极：CH4 + 2H

42、2O - 8e- CO2 + 8H+ 正极：正极：2O2 + 8H+ + 8e- 4H2O 总反应式为：总反应式为：CH4 + 2O2 CO2+2H2O五五.原电池的应用原电池的应用(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。例例1.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便以便完成下列反应完成下列反应:FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的示意图并画出原电池的示意图并写出电极反应式写出电极反应式.石墨石墨CuFeCl3溶液溶液负极（铜）：负极（铜）：Cu2e=Cu2+正极（石墨）：正极（石墨）：2Fe3+ + 2e

43、=3Fe2+(2)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例2.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是是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；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有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；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）(3)比较反应速率比较反应速率例例3.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C.粗锌和

44、粗锌和 1mol/L 硫酸；硫酸；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；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 ）(4)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例4.下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)(5)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例6.在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中

45、共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为_ mol,溶液的溶液的pH值为值为_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH24 -lg3.750.015六六.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护(1)判断下列

46、装置是否为原电池？若是，判断下列装置是否为原电池？若是， 指出电极指出电极名称并写出电极反应式。名称并写出电极反应式。(2)若将若将Fe棒棒C棒粉碎掺在一起制成一光亮的棒粉碎掺在一起制成一光亮的FeC合金棒，插在合金棒，插在HCl里，则是否构成了原电池？里，则是否构成了原电池？若是，电极反应是什么？长期放置，铁棒表面会若是，电极反应是什么？长期放置，铁棒表面会有什么变化？有什么变化？(4)钢铁腐蚀的本质是什么？什么是钢铁的析氢腐钢铁腐蚀的本质是什么？什么是钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀？为什么常以后者为主？蚀和吸氧腐蚀？为什么常以后者为主？(5)生产上常采取哪些金属防腐措施？生产上常采取哪些金属防腐

47、措施？(3)钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，若在潮湿的环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生锈的环境里或浓度较大的环境里长期放置，常易生锈变红，原因是什么？变红，原因是什么？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）. 金属腐蚀金属腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质：金属腐蚀

48、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。4.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+2

49、e=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