1、原電池原理及其應用原電池原理及其應用問題問題1:下列裝置中靈敏電流計上是否有下列裝置中靈敏電流計上是否有電流通過電流通過?下列裝置是否為原電池下列裝置是否為原電池?構成原電池條件構成原電池條件電解質溶液電解質溶液活潑性不同的兩電極活潑性不同的兩電極形成閉合回路形成閉合回路問題問題2：有電流說明有：有電流說明有電能產生電能產生, 電能是怎樣電能是怎樣轉化來的轉化來的?例例1、Zn、 Cu作兩極，稀硫酸作電解質溶液的作兩極，稀硫酸作電解質溶液的原電池中：原電池中：Cu作作_極極, Zn作作_極極電極反應式是：負極電極反應式是：負極_,正極正極_, 總反應式是總反應式是_正正負負Zn -2e-2e-

2、 -= = Zn 2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2Zn +H+H2 2SOSO4 4= = Zn SOSO4 4+H+H2 2ZnCu電子流動方向e-電流流動方向CuZn-+e-IH+SO42-e-e-e-e-Zn2+Zn2+內電路離子定向移動外電路電子定向移動1 1、原電池的反應原理、原電池的反應原理 自發進行的氧化還自發進行的氧化還原反應原反應化學能轉化為電能化學能轉化為電能2 2、原電池電極的判斷、原電池電極的判斷負極負極相對活潑相對活潑- -失電子失電子- -電子流出電子流出- -發生發生氧化反應氧化反應正極正極相對不活潑相對不活潑- -得電子得電子- -電子流入電

3、子流入- -發生發生還原反應還原反應3.離子移動方向離子移動方向：陽離子：陽離子 正極，陰離子正極，陰離子 負極負極 原電池是由兩個原電池是由兩個半電池半電池組成的；半電組成的；半電池包括電極材料和電解質溶液，兩個隔離池包括電極材料和電解質溶液，兩個隔離的半電池通過鹽橋連接起來。半電池中的的半電池通過鹽橋連接起來。半電池中的反應就是反應就是半反應半反應即即電極反應。電極反應。所以半電池所以半電池又叫又叫電極電極。 鹽橋：在鹽橋：在U U型管中裝型管中裝滿用飽和滿用飽和KClKCl溶液和溶液和瓊脂做成的凍膠。瓊脂做成的凍膠。 鹽橋的作用：鹽橋的作用： 使使ClCl- -向鋅鹽方向移向鋅鹽方向移動

4、，動，K K+ +向銅鹽方向移動，向銅鹽方向移動，使使ZnZn鹽和鹽和CuCu鹽溶液一直鹽溶液一直保持電中性，從而使電保持電中性，從而使電子不斷從子不斷從ZnZn極流向極流向CuCu極。這樣可以大大提高極。這樣可以大大提高電池效率。電池效率。原電池電極反應式的書寫注意事項原電池電極反應式的書寫注意事項：（1） 找出兩極找出兩極放電的物質放電的物質，負氧正還負氧正還。（2）要注意要注意溶液的酸堿性溶液的酸堿性，適當的在，適當的在電極方程式兩邊添加電極方程式兩邊添加H+、OH、H2O，以遵循以遵循電荷守恒和質量守恒電荷守恒和質量守恒。（3）要要注意電極反應注意電極反應產物是否與電解質溶液產物是否與

5、電解質溶液發發生反應。生反應。小結小結原電池應用原電池應用負極負極（鋅筒）（鋅筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正極正極（石墨）（石墨） ： 2NH4+ +2e-= 2NH3+ + 2H2 總反應：總反應：Zn+2NH4+=Zn 2+2NH3+2H2 1、鋅、鋅-錳干電池錳干電池(酸性）酸性）常用電池的電極反應和電池總反應式書寫常用電池的電極反應和電池總反應式書寫2、鉛蓄電池、鉛蓄電池負極負極PbPb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4正極正極PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O總反應：總反應：鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正鈕扣電池：不銹鋼制成一

6、個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內靠正極一端填充由內靠正極一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量石墨組成的正極活性材料，負極石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質溶液為濃材料，電解質溶液為濃KOHKOH溶液，溶液，已知電池內已知電池內ZnZn的氧化產物為的氧化產物為ZnOZnO，3、銀、銀-鋅電池鋅電池負極：負極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正極：正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 總反應：總反應： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag電極電極: Pt制作的惰性電

7、極制作的惰性電極電解質溶液電解質溶液: KOH溶液溶液負極負極: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正極正極: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應總反應：2H2+ O22H2O拓展創新拓展創新氫氧燃料電池氫氧燃料電池若為酸性介質，試寫出電極反應式？若為酸性介質，試寫出電極反應式？思考思考: :負極：負極：2H2 - 4e- 4H+正極正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O4 4、新型燃料電池新型燃料電池(氫氧燃料電池氫氧燃料電池/甲烷電池甲烷電池/煤氣電池煤氣電池/海水海水-空氣電池空氣電池)5、海水電池（電解質溶液為海水）、海水電池（電解質溶液為海水）負極：負極：

8、4Al-12e=4Al3+，正極：正極：3O2+6H2O+12e=12OH總反應：總反應：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)36、鋰電池（非水有機溶劑電解液）、鋰電池（非水有機溶劑電解液）負極：負極：2Li-2e=2Li+，正極：，正極：I2+2e=2I，總反應：總反應：2Li+I2=2LiI跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。1、2、金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應氧化反應金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕

9、析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）金屬腐蝕及防護金屬腐蝕及防護金屬原子金屬原子金屬腐蝕的本質：金屬腐蝕的本質：3、金屬腐蝕：金屬腐蝕：是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發生化學是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發生化學反應（氧化反應（氧化還原）而腐蝕損耗的過程。還原）而腐蝕損耗的過程。鋼鐵表面鋼鐵表面形成的微小形成的微小原電池原電池示意圖示意圖鋼鐵的腐蝕鋼鐵的腐蝕鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件

10、條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- 電極反應電極反應負極負極Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-總反應總反應:Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯系聯系鋼鐵腐蝕的防護：鋼鐵腐蝕的防護：例例6：改變金屬的內部組織結構：如將改變金屬的內部組織結構：如將Cr、Ni等金屬加進鋼等金屬加進鋼里制成合金鋼。里制成合金鋼。A.C. 銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；銅

11、的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；B.D.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；2000年年5月，保利集團在香港拍賣會上花費月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多萬港多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現銅綠，其主要首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現銅綠，其主要成分是成分是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是析，最

12、可能的是環境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；環境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；（ D ）它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；2.金屬表面覆蓋保護層金屬表面覆蓋保護層3.電化學保護法電化學保護法原理：原理：原理原理 ：如油漆、油脂等，電鍍（如油漆、油脂等，電鍍（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）作保護層。物薄膜）作保護層。隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質溶液的接觸。犧牲陽極的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反形成原電池反應時，讓被保護

13、金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖練習：練習：下列裝置中的純鋅棒都浸在相同濃度下列裝置中的純鋅棒都浸在相同濃度的稀硫酸中，鋅棒腐蝕速度從快到慢的順序的稀硫酸中，鋅棒腐蝕速度從快到慢的順序是是 A B C D D 在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規律如下：在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防腐措施的腐蝕腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：

14、外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法有外接電源的陰極保護法犧牲陽極的陰極保護法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕小結小結 例例1 1：航天技術上使用的氫氧燃料電池具：航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優點。氫氧燃料電池有高能、輕便、無污染的優點。氫氧燃料電池有有酸式酸式和和堿式堿式兩種，它們放電時的總反應都可兩種，它們放電時的總反應都可以表示為以表示為2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸式酸式電池中電解質是電池中電解質是酸酸，其其負負極反應可表示為極反應可表示為_，則其正極，則其正極反應式為反應式為_。堿式電池的電解

15、。堿式電池的電解質是質是堿堿，其，其正極正極反應式為反應式為_，則其負極反應可表示為則其負極反應可表示為_ 。 2H2-4e-+4OH-=4H2O 2H2-4e-=4H+O2+4e-+4H+=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-例例2 2：氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出圖中甲烷燃料電池中汽油等。請寫出圖中甲烷燃料電池中a a極的極的電極反應式電極反應式： ，此時電池內總的反應式此時電池內總的反

16、應式 。 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 例例3：有人設計出利用有人設計出利用CH4和和O2的反應，用的反應，用鉑電極在鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總溶液中構成原電池。電池的總反應類似于反應類似于CH4在在O2中燃燒，則下列說法正中燃燒，則下列說法正確的是（確的是（ ）每消耗每消耗1molCH4可以向外電路提供可以向外電路提供8mole-負極上負極上CH4失去電子，電極反應式：失去電子，電極反應式： CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O負極上是負極上是O2獲得電子，電極

17、反應式為：獲得電子，電極反應式為：O2+2H2O+4e-=4OH-電池放電后，溶液電池放電后，溶液PH不斷升高不斷升高 A. B. C. D.A 例例4：已知下列原電池的總反應式，已知下列原電池的總反應式，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，請寫出電極，請寫出電極反應式反應式 負極：負極：_ 正極：正極：_ 例例5：將上題中的反應設計成原電池。畫出裝將上題中的反應設計成原電池。畫出裝置圖并注明電極材料及電解質溶液。置圖并注明電極材料及電解質溶液。2Fe3+ + 2e- =2Fe2+Cu -2e- =Cu2+ 例例6：蓄電池在放電時起原電池的作用，在充電時起蓄電池在放電時起原電池的作用

18、，在充電時起電解池的作用。下面是愛迪生蓄電池分別在充電和電解池的作用。下面是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時發生的反應：放電時發生的反應：下列有關愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是下列有關愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是( ) A放電時，放電時，Fe是負極，是負極，NiO2是正極是正極 B蓄電池的電極可以浸入某中酸性電解質溶液中蓄電池的電極可以浸入某中酸性電解質溶液中C充電時，陰極上的電極反應為：充電時，陰極上的電極反應為： D放電時，電解質溶液中的陰離子向正極方向移動放電時，電解質溶液中的陰離子向正極方向移動 答案：答案：B B、D D。 例例7、(99理綜理綜)熔融鹽燃料電池具有高的發熔融鹽燃料電池具有高的發電效率電效率,因而受到重視因而受到重視.可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質的熔融鹽混合物用電解質,CO為陽極燃氣為陽極燃氣,空空氣與氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣的混合氣為陰極助燃氣,制得在制得在6500下工作的燃料電池下工作的燃料電池,完成有關的電池完成有關的電池反應式反應式: 負極反應式負極反應式: , 正極反應