苏教版高三化学选修6专题5课题1：原电池（共23张PPT）

(共23张PPT)
课题1
原电池
Linsharplrdspear
2020-02-16
《实验化学》专题5
一、原电池


1．概念
把________转化为________的装置。


2．构成条件
(1)两个________________电极。
(2)将两个电极插入____________中。


(3)用导线连接电极形成__________。


(4)具有自发进行的________________。
化学能
电能
活泼性不同的
电解质溶液
闭合回路
氧化还原反应
知识预备
练习:下列装置中灵敏电流计上是否有电流通过?下列装置是否为原电池?
电流计有电流通过的是Ⅲ、Ⅳ，
原电池装置是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
3．工作原理(以 Zn‖CuSO4(aq)‖Cu 原电池为例)
总离子方程式：
动手1：在作业本上设计只用一个烧杯就能
实现该原电池的装置(不带盐桥)。
Zn + Cu2+==Cu + Zn2+
单液原电池
A
CuSO4 溶液
Zn Cu
3．工作原理(以 Zn‖CuSO4(aq)‖Cu 原电池为例)
带盐桥的双液原电池：
1.负极区溶液一般用什么?
负极金属的同离子溶液
2.正极区溶液用什么?
能与负极反应的溶液
3.盐桥的作用是什么？
导电并使溶液保持电中性
负极：
正极：
总反应：
Zn－2e-＝Zn2+
Cu2++2e-＝Cu
Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
请写出电极反应及总反应
半反应：
带盐桥的双液原电池：
Zn
Cu
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
氧化反应
还原反应
由负极沿导线流向正极
3．工作原理(以 Zn‖CuSO4(aq)‖Cu 原电池为例)
电极名称 负极 正极
电极材料 ______ ______
电极反应 ____________________ ____________________
反应类型 __________ __________
电子流向
问题讨论1：
原电池中活泼金属一定都作负极吗？
金属的活泼性指的是金属在非氧化性酸中反应的活泼性(难易、剧烈程度)，并不说明金属在其他溶液中也很活泼。
如：Al‖H2SO4(aq)‖ Mg
Al‖NaOH(aq)‖ Mg
Al‖HNO3 (浓)‖Cu
所以，对应所给电解质溶液中相对活泼的金属作负极。
√
√
√
问题讨论2：
双液原电池对比单液原电池的优点
避免负极金属与反应溶液直接接触，提高电池效率，提供稳定、持续的电流
解释：⑴直接接触的置换反应电子不经过外电路转移，未形成电流，化学能转化为热能
⑵非工作状态时负极不会损耗(反应可控)
问题讨论3：
原电池中阴阳离子如何移动？
思考：
负极___e-，生成了____离子，吸引___离子
失
阳
阴
正极___e-，吸引___离子
得
阳
结论：在原电池的电解质溶液中，
阴离子向负极移动，
阳离子向正极。
外电路电子流向：
内电路离子流向：
由负极到正极
阴离子流向负极
阳离子流向正极
盐桥：
Cl-流向硫酸锌溶液
K+流向硫酸铜溶液
带盐桥(KCl)的双液原电池：
练习：已知下列原电池的总反应式，Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2，请写出电极反应式
负极：________________
正极：_______________
练习4：将上题中的反应设计成原电池。画出装置图并注明电极材料及电解质溶液。
2Fe3+ + 2e- =2Fe2+
Cu -2e- =Cu2+
问题讨论4：
原电池原理应用：加快反应速率
Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液会______反应速率，请说明理由____
________________________________
Zn与少量CuSO4溶液反应生成少量Cu，
Zn、稀H2SO4和Cu形成了原电池，加快了反应速率。
加快
燃料电池
问题讨论5：
如何书写燃料电池正负极反应和总反应？
燃料（负极）：
H2、CH4、CH3OH、CH3OCH3、C2H5OH等等
氧化剂（正极）：最常见的O2、其它氧化剂
电解质溶液（介质）：H2SO4(aq)、KOH(aq)
正极
酸性：O2 + 4e-
碱性：O2 + 4e-
+ 4H+ == 2H2O
+ 2H2O == 4OH-
失电子数等于“碳四氢一氧减二”
碳元素的氧化产物：酸—CO2；碱—CO32-
负极
燃料：H2、CH4、CH3OH、CH3OCH3、C2H5OH
正极
酸性：2O2 + 8e-
碱性：2O2 + 8e-
+ 8H+ == 4H2O
+ 4H2O == 8OH-
负极
酸性：CH4 — 8e- == CO2
碱性：CH4 — 8e- == CO32-
+8H+
+ 2H2O
+ 7H2O
+ 10OH-
总式
酸性：
碱性：
CH4 + 2O2 == CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- == CO32- + 3H2O
失电子数等于“碳四氢一氧减二”
碳元素的氧化产物：酸—CO2；碱—CO32-
负极
（一）、金属腐蚀：
是金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
M - ne- = Mn+
（二）、金属腐蚀的类型：
（1）化学腐蚀
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
（2）电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
二、电化学腐蚀
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，
但电化学腐蚀更普遍
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极（Fe）： Fe—2e— = Fe2+
正极（C）：①水膜酸性较强 2H++2e— = H2

②水膜酸性很弱或呈中性
2H2O+O2+4e— = 4OH—
电解质溶液
钢铁
其中铁作负极,碳作正极
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱
Fe-2e--=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
2H+ + 2e--=H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化腐蚀为主，电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主
通常化学腐蚀和电化腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极Fe(-)
正极C(+)
后续反应

联系
实验表明：
电池的电流密度的大小与电极的表面积、极板之
间的距离和介质等因素有关；无论何种材料制作的原电池，电池的极化作用都是很强的，极化作用会使电极的放电反应变得迟钝，影响电池的工作时间，而去极化剂（如高锰酸钾、重铬酸钾和过氧化氢等氧化剂）由于有效降低了电极的极化作用，提高了电池的放电效率。
为此设计了如下图的实验装置。
课题方案设计
铜锌原电池
1.原电池设计
2.制作氢氧燃料电池
课本P64
3.金属的电化学腐蚀
课本P64