原电池的应用.docx

原电池的应用
【课标要求】
1、 金属的电化学腐蚀原理分析
2、 能分析常见电池的化学原理并能正确书写电极反应式
3、 认识钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应方程式和总反应式
4、 了解常见的防止金属腐蚀的方法及原理
【教学过程】
一、化学电池的种类
1．干电池：其中MnO2吸收正极放出的H2，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为：负极 Zn－2 e-＝Zn2+
正极 2＋2 e-＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
干电池的总反应式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝Zn(NH3)2Cl2＋Mn2O3＋H2O
2．铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：
负极：Pb＋－2e- ＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O
放电
充电
蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O
3．银锌蓄电池：电解液为KOH溶液。
负极：Zn＋2OH-－2e- ＝Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e- ＝2Ag＋2OH-
放电
充电
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag
4．燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。
典型燃料电池就是氢氧燃料电池：分为酸式和碱式两种。
电极反应式为：负极 H22H
2H＋2OH-－2 e-＝2H2O
正极 Ｏ2＋2H2O＋4 e-＝4OH-
电池总反应式为：2H2＋Ｏ2＝2H2O
练习：书写CH4燃料电池的电极反应。
5．锂电池： 8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S
6．海水电池：我国首创以铝─空气─海水电池为能源的新型电池，
电极反应式为：负极反应：Al－3 e-＝Al3+，
正极反应：2H2O＋O2＋4 e-＝4OH-。
电池总反应式为：4Al＋3O26H2O＝4Al(OH)3
7．溴—锌蓄电池：
电极反应式为：负极反应：Zn－2e-＝Zn2+
正极反应：Br2＋2e-＝2Br-
电池总反应式为：Zn＋Br2＝ZnBr2
二、金属的腐蚀
1.金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
2.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀。
3.化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
4.电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流产生。
5.腐蚀的常见类型
⑴析氢腐蚀 在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。
⑵吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下，正极发生2H2O+O2+4e-=4OH-反应。
若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。
6.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
例1、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 　B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原　　　　　　　　　 D．电池放电时，H2是负极
三、信息原电池：以原电池原理解决特殊的原电池问题
例2、一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：
(1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是
(2)电极反应式 正极： ；负极 。
(3)电解液中的H＋离子向 极移动；向外电路释放电子的电极是 。
(4)使用燃料比燃烧燃料产生电力有许多优点，首先是能量转化效率高，其次是 。
【教学反思】

电解池原理
【课标要求】
1、通过电能转化为化学能的探究活动，了解电解池的工作原理
2、能正确书写电解池阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式
【教学过程】
一、电解原理：以电解CuCl2为例分析
1、电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。
2、电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。
3、电极及电极反应：
阳极—与电源正极相连 阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)
阴极—与电源负极相连 阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)。 总电极方程式：____________
隋性电极——只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)
活性电极——既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)
思考：比较金属导电和电解质导电的区别。
放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
4、构成电解池的条件是什么？
电源、电极、电解质构成闭和回路。
5．离子的放电顺序
阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
(2) 是活性电极时：电极本身溶解放电
思考：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？
练习：硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。
6．电解规律：
（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。
问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？
电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于氢气
又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。
（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。
练习：电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。
（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。
6．电解中电极附近溶液pH值的变化。
（1）电极区域 A．阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。
B．阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。
（2）电解质溶液中 A．电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。
B．电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大
C．电解过程中,只产生H2, pH变大。
D．电解过程中,只产生O2, pH变小。
过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。

电解(镀)池：
阳极：⑴若阳极是由活性材料(除C、Pt、Au等以外的其它金属)做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；
⑵若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应，阳离子得电子能力大小顺序为：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+。
例题：金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）
A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e— == Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
【教学反思】