1、76543PICTURE START第四节原电池原理及其应用原电池原理及其应用授课人：高维忠原电池原理原电池原理构成原电池条件构成原电池条件原电池应用原电池应用金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护原电池原理及其原电池原理及其应用知识体系应用知识体系一、原电池的反应原理一、原电池的反应原理1.1.氧化还原反应的概念氧化还原反应的概念3.3.氧化还原反应的本质氧化还原反应的本质知识回顾：知识回顾：2.2.氧化还原反应的特征氧化还原反应的特征实验现象：实验现象：锌片锌片上有气泡产生上有气泡产生 而铜片上没有而铜片上没有实验现象：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
2、泡产生一、原电池一、原电池1.原电池的示意图带盐桥的原电池盐桥：在盐桥：在U U型管中装满用饱和型管中装满用饱和 KClKCl溶液和琼脂做成的冻胶溶液和琼脂做成的冻胶盐桥盐桥的作用：使ClCl-向锌盐锌盐方向移动动，K K+向铜盐铜盐方向移动动，使ZnZn盐盐和CuCu盐盐溶液一直保持电电中性，从从而使电电子不断从断从ZnZn极极流向CuCu极极。这样这样可以大大提高电电池效率。原电池是由两个原电池是由两个半电池半电池组成的；半电组成的；半电池包括电极材料和电解质溶液，两个隔离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。半电池中的的半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反应就是反
3、应就是半反应半反应即即电极反应。电极反应。所以半电池所以半电池又叫又叫电极电极。2、原电池概念、原电池概念产生产生电能电能释放出化释放出化学能学能自发氧化自发氧化还原反应还原反应实现电子实现电子定向移动定向移动通过特殊通过特殊装置装置有电有电子转子转移移特殊特殊装置装置化学能化学能电能电能3 3、构成条件：、构成条件：a.a.两个电极两个电极（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.b.电解质电解质aqaq。（构成内电路的通路）c c.闭合回路闭合回路（构成内电路和外电路）d.d.自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应（焓减少熵增加）4.4.工作原理工作原理原原电电池池正
4、正极极氧化性氧化性化合价化合价降低降低氧化剂氧化剂得电子得电子还原反应还原反应电子流入极电子流入极负负极极还原性还原性化合价化合价升高升高还原剂还原剂失电子失电子氧化反应氧化反应电子流出极电子流出极 有下列材料：有下列材料：Zn片（片（2片）、片）、Cu片（片（2片）、导线、水果片）、导线、水果（西红柿、苹果等）、电（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置流计，请设计一个装置使使电流计指针发生偏电流计指针发生偏转，转，并并画出画出设计设计草图。草图。Zn请将氧化还原反应：请将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+Fe比比Fe不活泼的金属或石墨不活泼的金属或石墨 CuSO4、CuCl2等
5、等设计成一个原电池。设计成一个原电池。负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：原电池应用原电池应用实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件（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、石墨等常用电池的电极反应和电池总反应式书写常用电池的电极反应和电池总反应式书写1、锌、锌-锰干电池锰干电池燃料电池燃料电池酸性氢酸性氢氧燃料电池氧燃料电池碱性氢碱性氢氧燃料电池氧燃料电池电池反应：电池反应：负极：负极：（氧化）（
6、氧化）正极：正极：（还原）（还原）总反应总反应 2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O高考指南：高考指南：对新型电池的分析是高考的一个热点，如20052005年江苏，年江苏，20052005广东，广东，0909年浙江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）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在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是：2C4H10+13O2
7、 8CO2+10H2OC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：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：答案：BC典型例题：（09年浙江1212 题题）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
8、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=LiB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 D0.3520.8522NiOLiNiO 放电充电金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护金属的金属的 腐腐 蚀：蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液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为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。电子被氧化的过
9、程。化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀化学学腐蚀蚀电电化腐蚀蚀条条件金属属跟非金属单质属单质直接接触触不纯纯金属属或合金跟电电解质质溶液接触触现现象无电电流产产生有微弱电电流产产生本质质金属属被氧氧化较较活泼泼金属属被氧氧化联联系两两者往往同时发时发生，电电化腐蚀蚀更普遍析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）为例）析氢氢腐蚀蚀吸氧氧腐蚀蚀条条件水膜酸性较强水膜酸性较强（pHpH4.34.3）水水膜酸性很弱或中性膜酸性很弱或中性 负负极极 正极极总总反应应式Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH2H2H+2e+2e-=H=H2 2 Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+H+H2 2 2Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=2Fe(OH)2O=2Fe(OH)2【作业业】课本p78 第1，2，3，4题资料p108 第1，2，3题精品课件精品课件！精品课件精品课件！
