原电池原理及其运用.ppt

1、,8,7,6,5,4,3,PICTURE START,第四节,原电池原理及其应用,授课人：高维忠,原电池原理,构成原电池条件,原电池应用,金属的腐蚀及其防护,原电池原理及其应用知识体系,一、原电池的反应原理,1.氧化还原反应的概念,3.氧化还原反应的本质,知识回顾：,2.氧化还原反应的特征,实验现象：,锌片上有气泡产生 而铜片上没有,实验现象：,电流计指针发生转， Cu片上有气泡产生,一、原电池,1.原电池的示意图,带盐桥的原电池,盐桥：在U型管中装满用饱和 KCl溶液和琼脂做成的冻胶,盐桥的作用： 使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断

2、从Zn极流向Cu极。这样可以大大提高电池效率。,知识拓展：,原电池是由两个半电池组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是半反应即电极反应。所以半电池又叫电极。,2、原电池概念,产生电能,释放出化学能,自发氧化还原反应,实现电子定向移动,通过特殊装置,有电子转移,特殊装置,化学能,电能,3、构成条件：,a.两个电极（如活动性不同的两个金属电极 或金属电极和惰性电极等）。,b.电解质aq。（构成内电路的通路）,c.闭合回路（构成内电路和外电路）,d.自发进行的氧化还原反应（焓减少熵增加）,4.工作原理,原电池,正极,氧化性,化合价降低,氧化剂,得

3、电子,还原反应,电子流入极,负极,还原性,化合价升高,还原剂,失电子,氧化反应,电子流出极,动脑动手,有下列材料：Zn片（2片）、Cu片（2片）、导线、水果 （西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。,Zn,请将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+,Fe,比Fe不活泼的金属或石墨,CuSO4 、CuCl2等,设计成一个原电池。,负极： 正极： 电解质溶液：,原电池应用,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,原电池应用,常用

4、电池的电极反应和电池总反应式书写,1、锌-锰干电池,铅蓄电池,放电过程,充电过程,燃料电池,酸性氢氧燃料电池,碱性氢氧燃料电池,电池反应： 负极： （氧化） 正极： （还原） 总反应 2H2 + O2 = 2H2O,高考指南：,对新型电池的分析是高考的一个热点，如2005年江苏，2005广东，09年浙江都涉及到这方面的试题，解题关健是对相关基础知识的掌握：燃料电池的分析，电极反应的方程式的书写等。,典型例题：,（ 2005广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是( ) A在

5、熔融电解质中，O2由负极移向正极 B电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O C通入空气的一极是正极,电极反应为：O2 + 4e- =2O2- D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O,解析：,该燃料电池利用丁烷，氧气的反应：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O依据原电池反应规律：还原剂C4H10在负极被氧化，所以D错误；氧化剂O2在正极被还原O2 + 4e- = 2O2-。电子由负极流出沿外电路流入正极，所以阴离子(O2-)向负极移动。所以A错误。 答案：BC,典型例题：,（ 09年

6、浙江12 题）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li+2Li 下列说法不正确的是（ ） A放电时，负极的电极反应式：Li-e=Li B充电时，Li既发生氧化反应又发生还原反应 C该电池不能用水溶液作为电解质 D放电过程中Li+向负极移动,D,金属的腐蚀及其防护,金属的 腐 蚀：,金属或合金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。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。,化学腐蚀与电化腐蚀,析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）,Fe - 2e = Fe2+,O2+2H2O+4e-