高三一轮复习原电池.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,高三一轮复习,原电池工作原理,第1页,（,2,）电极材料均浸入电解质溶液中,（,3,）形成闭合电路,（,4,）,分开进行,氧化还原反应,1,组成原电池条件：,（,1,）,活动性不一样两种金属作电池,正负极,（不活泼金属可换,作,C,棒或金属氧化物）,注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂,一 原电池,第2页,氧化反应,M-ne,=M,n+,产生电流,失,e,-,沿导线转移,还原反应,N,m+,+me,=N,原电池工作原理,负极,正极,阴离子,阳离子,e,e,总结：（,1,）电子流向：,（,2,）电流方向：,3,）电极反应类型：,极发生氧化反应，,极发生还原反应,（,4,）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子,，阴离子,（,5,）电极反应现象,可用于判断原电池正负极,第3页,例,1,:,（,全国,理综）,在盛有稀,H,2,SO,4,烧杯中放入用导线连接锌片和铜片，以下叙述正确是（）,正极附近,SO,4,2,离子浓度逐步增大,B.,电子经过导线由铜片流向锌片,C.,正极有,O,2,逸出,D.,铜片上有,H,2,逸出,Cu,Zn,稀硫酸,E,铜是阳极，铜片上有气泡产生,F,铜片质量逐步降低,G,电流从锌片经导线流向铜片,H,氢离子在铜片表面被还原,D,H,例题解析,考点一：原电池工作原理,第4页,递进题组 原电池正、负极判断,D,第5页,（）,盐桥作用是什么？,可,提供定向移动阴阳离子，,使由它连接两溶液保持电中性,，盐桥保障了电子经过外电路从锌到铜不停转移，使锌溶解和铜析出过程得以继续进行。,导线作用是传递电子，沟通外电路。,而盐桥作用则是沟通内电路。,双液原电池工作原理,（相关概念）,（）盐桥中装有饱和,KCl,溶液和琼脂制成,胶冻，胶冻作用是预防管中溶液流出,盐桥作用：,（,1,）形成闭合回路。,（,2,）平衡电荷。,第6页,(3),双液原电池,优点：,能产生连续、稳定电流。,第7页,负极：,正极：,总反应：,Zn,2e,-,Zn,2+,Cu,2+,+2e,-,Cu,Zn+Cu,2+,Zn,2+,+Cu,2,电极反应及电子流向,请写出电极反应及总反应,半反应：,负氧正还,第8页,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,第9页,第10页,概念：利用原电池原理制造供电装置,化学电源,第11页,普通锌锰电池,碱性电池,干电池（一次电池）,纽扣电池,第12页,负极：,Zn+2OH,-,-2e,-,Zn(OH),2,正极：,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2MnO(OH)+2OH,-,总反应：,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnO(OH)+Zn(OH),2,1,碱性锌锰电池,缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,优点：比能量和储存时间有所提升，适合用于大电流和连续放电,单位质量电极材料放出电能大小,电解质是,KOH:,负极：,Zn,，正极：,MnO,2,，,第13页,银锌电池,纽扣电池该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。,其电极分别为,Ag,2,O,和,Zn,，电解质为,KOH,溶液。,其电极反应式为：,银锌电池,负极反应：,Zn+2OH,-,-2e,-,=Zn(OH),2,正极反应,Ag,2,O+H,2,O+2e,-,=2Ag+2OH,-,总反应：,Zn+Ag,2,O+H,2,O=Zn(OH),2,+2Ag,第14页,2,铅蓄电池负极：,Pb(s)+SO,4,2-,(aq),2e,-,=PbSO,4,(s),正极：,PbO,2,(s)+4H,+,(aq)+SO,4,2-,(aq)+2e,-,=PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),总反应：,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,(aq)=2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),放电过程,第15页,铅蓄电池是二次电池，能放电也能充电，,充电是放电逆过程,充电过程：,阳极：,PbSO,4,(s)-2e,-,+2H,2,O,(l),PbO,2,(s),+SO,4,2-,(aq),+4H,+,(aq),阴极：,PbSO,4,(s)+2e-,Pb(s)+SO,4,2-,(aq),总反应：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l)=Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,(aq),放电,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,(aq)2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),充电,第16页,燃料电池,小型高性能燃料电池,（微型氢氧燃料电池）,燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行反应时释放出来化学能直接转化成电能一类原电池。,第17页,3,氢氧燃料电池,总反应方程式：,2H,2,O,2,2H,2,O,不能写条件,两个电极均为惰性电极（石墨,/,铂）,燃料和氧化剂连续不停地由外部供给，在电极上不停地反应，生成物不停地被排除，于是电池就连续不停地提供电能。,第18页,H,2,O,2,燃料电池(碱性环境),电极材料为活性铂电极、活性石墨电极,或多孔镍板,电解质溶液:20%40%,KOH,溶液,负极：2,H,2,+4OH,4e,-,=4H,2,O,正极：,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,电池反应:2,H,2,+O,2,=2H,2,O,特点：,(1)该电池标准电池电动势为1.229,V,(2)不产生污染物质,(3)KOH,物质量没有损失,燃料电池-氢氧燃料电池（碱性）,第19页,电解质溶液,:,磷酸,负极：,2H,2,4e,-,=4H,+,正极：,4H,+,+O,2,+4e,-,=2H,2O,电池反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,氢氧燃料电池因为电解质溶液不一样，所以电极反应有区分，,不过总电池反应相同，反应实质相同。,实际应用中惯用碱做电解质溶液,。,质子交换膜燃料电池,燃料电池-氢氧燃料电池（酸性）,第20页,4,氢氧燃料电池,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,酸性,（磷酸）,负极,正极,中性,负极,正极,碱性,（,KOH,）,负极,正极,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,OO,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,第21页,5,甲烷燃料电池,两极为多孔镍板,电解质溶液为,KOH,，生成,CO,2,还要与,KOH,反应生成,K,2,CO,3,，所以总反应为：,CH,4,+2KOH+2O,2,=K,2,CO,3,+3H,2,O,。,负极：,CH,4,+10 OH,-,-8e-=CO,3,2-,+7H,2,O,正极：,O,2,+2H,2,O+4e-=4OH,-,掌握了甲烷燃料电池电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池电极反应式,CH,4,+2OH,-,+2O,2,=CO,3,2-,+3H,2,O,。,第22页,（,1,）碱性电解质,正极：,总反应,:,6,甲醇燃料电池,负极：,CH,3,OH+8OH,-,-6e,-,=CO,3,2-,+6H,2,O,2,CH,3,OH+3O,2,+4OH,-,=2CO,3,2-,+6H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=,4OH,甲醇、水与空气相互反应而产生电能。装置工作时只排出水蒸汽和碳氧化合物，所以比起传统电池它常被视为一个绿色能源。只需要更换甲醇匣就能够在数秒之内重新补充能源。,第23页,6,甲醇燃料电池,负极：,2CH,3,OH-12e,-,+2H,2,O=12H,+,+2CO,2,正极：,3O,2,+12e-+12H,+,=6H,2,O,总反应,:2CH,3,OH+3O,2,=2CO,2,+4H2,O,（,2,）酸性电解质,第24页,7,铝,-,空气燃料电池,负极：,4Al,12e,=4Al,3+,；,正极：,3O,2,+6H,2,O+12e,=12OH,总反应式为：,4Al+3O,2,+6H,2,O=4Al(OH),3,我国首创以铝,空气,海水电池作为能源新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中氧气使铝不停被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出刺眼白光。,（,1,）电解质溶液：海水，中性,负极材料：铝,正极材料：石墨、铂网等,第25页,（,1,）电解质溶液：,NaOH,负极材料：铝,正极材料：石墨、铂网等,负极：,4Al,12e,+16OH,-,=4AlO,2,-,8H,2,O,；,正极：,3O,2,+6H,2,O+12e,=12OH,总反应：,4Al+3O,2,+4OH,-,=4AlO,2,+2H,2,O,总结,(1),C,在酸性溶液中以,CO,2,形式存在，在碱性溶液中以,CO,3,2,形式存在。,(2),三价铝,在酸性条件下以,Al,3+,形式存在，在,中性条件下以,Al(OH),3,形式存在，在碱性条,件下以,AlO,2,-,形式存在。,第26页,不纯金属与电解质溶液,接触时，会发生原电池反,应，,比较活泼金属失电子而被氧化腐蚀叫做电化学腐蚀。,三、金属电化学腐蚀,1,化学腐蚀,2,电化学腐蚀,金属与接触到干燥气体（如,O,2,Cl,2,SO,2,）,或非电解质液体,(,石油,),等,直接发生化学反应引发腐蚀,叫做化学腐蚀。,（更普遍且危害大）,金属腐蚀本质,:,金属与周围物质发生氧化还原反应,第27页,钢铁在干燥空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢,?,在潮湿空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄水膜。水膜中溶解,有来自大气中,CO,2,、,SO,2,、,H,2,S,等气体 使水膜中,含有一定量,H,+,H,2,O+CO,2,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,H,2,O H,+,+OH,-,这么在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁里铁和少许碳组成无数微小原电池。,（,1,）钢铁腐蚀原因,第28页,钢铁,析氢腐蚀,示意图,钢铁,吸氧腐蚀,示意图,负极（,Fe,）：,Fe,2e,=Fe,2+,正极（,C,）：,水膜酸性较强,2H,+,+2e,=H,2,水膜酸性很弱或呈中性,2H,2,O+O,2,+4e,=4OH,电解质溶液,钢铁,其中铁作负极,碳作正极,第29页,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,电极反应,负极,Fe(-),正极,C(+),总反应,深入反应,联络,5,钢铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,水膜呈酸性,水膜酸性很弱或呈中性,2H +2e,=H,2,+,_,2Fe-4e=2Fe,2+,_,Fe-2e=Fe,2+,_,O,2,+2H,2,O+4e=4OH,_,_,2Fe+2H,2,O+O,22 Fe(OH),2,Fe+,2H,=,+,Fe,+H,2,2+,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。,Fe,2,O,3,n,H,2,O,第30页,设计原电池时要紧紧围绕原电池组成条件。详细方法是：,1,首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。,2,依据原电池电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。,(1),电极材料选择,普通电池中负极能够与电解质溶液反应，所以负极普通是活泼金属材料。正极和负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极普通不能用同一个材料。两个电极组成份为以下四种情况：,原电池设计,第31页,活动性不一样两种金属。比如，锌铜原电池中，锌板作原电池负极，铜板作原电池正极。,金属和非金属。比如，锌锰干电池中，锌片作原电池负极，石墨棒作原电池正极。,金属和化合物。比如，铅蓄电池中，铅板作原电池负极，二氧化铅作原电池正极。,惰性电极。比如，氢氧燃料电池中，两电极均可用,Pt,。,第32页,(2),电解质溶液选择,电解质溶液普通要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解其它物质能与负极发生反应,(,如空气中氧气,),。但假如两个半反应分别在两个容器中进行,(,中间连接盐桥,),，则左右两个容器中电解质溶液应选择与电极材料相同阳离子。如在铜,锌组成原电池中，负极金属锌浸泡在含有,Zn,2,电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有,Cu,2,电解质溶液中。,第33页,3,按要求画出原电池装置图。,如依据以下反应设计原电池：,原理,装置图,化学反应：,CuCl,2,Fe=FeCl,2,Cu,电极反应：,负极：,Fe,2e,=Fe,2,正极：,Cu,2,2e,=Cu,第34页,(1),自发进行氧化还原反应不一定都能设计成原电池，如：,Cl,2,2NaOH=NaCl,NaClO,H,2,O,等。,(2),原电池中电解质溶液不一定参加反应，如氢氧燃料电池中，电解质溶液不参加反应。,第35页,铁及铁化合物应用广泛，如,FeCl,3,可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。,(1),写出,FeCl,3,溶液腐蚀印刷电路铜板离子方程式,_,。,(2),若将,(1),中反应设计成原电池，请画出原电池装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。,正极反应：,_,；,负极反应：,_,。,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,2Fe,3,2e,=2Fe,2,Cu,2e,=Cu,2,第36页,形成条件,工作原理,应用,比较金属活动性,强弱,加紧化学反应,速率,金属腐蚀和防护,原电池,（,四点,记住）,放热氧化还原反应,活泼性不一样两种金属或金属和非金属导体（石墨）做电极,闭合回路,电解质溶液,电极反应式书写,负极,正极,设计制作化学电源,第37页,