1.3化学能与电能的转化-电池课件4(鲁科版选修4)全解

④从金属最高价氧化物对应的水化物的碱性:碱性越强,金属的还 原性越强.
知识回顾
• 3,日常生活中使用的几种电池:如手机电池, 干电池等,你知道它们的的工作原理吗? 原电池的工作原理，原电池工作时把化学能转 化为电能。
一、原电池
1、概念： 将化学能转化成电能的装置叫做原电池。
原电池与普通氧化还原反应的差异 负极失去电子发生氧化反应 反应部位 正极得到电子发生还原反应 不同点 反应速率 原电池反应快 能量变化 原电池将化学能转变为电能
I
e-
－：Zn－2e－＝Zn2＋ ＋：2H＋+2e－＝H2↑ 离子流向 阴离子 溶液中 阳离子 电子流向 负极 电极反应 氧化反应
电子经外导线 正极 还原反应
注意
1、原电池的反应原理 发生氧化还原反应 2、离子移动方向 化学能转化为电能
阳离子
正极
阴离子
负极
3、溶液内部无电子流动，通过阴阳离子定 向移动实现内电路的电流 4、正负两极上进出电子总数相等，根据电子 守恒原理可进极反应及总反应式？
6、原电池原理的应用
（1）制作干电池、蓄电池、高能电池等。
（2）比较金属活动性强弱。 （3）比较反应速率。 （4）比较金属腐蚀的快慢。 （5）判断溶液pH值变化。
例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是（
C）
A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2放出 B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多 C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极 D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强 例2：下列制氢气的反应速率最快的是（ D ） A.纯锌和1mol/L 硫酸 B.纯锌和18 mol/L 硫酸
2、构成原电池的条件 （1）必须自发进行氧化还原反应； （2）必须有两种活泼性不同的导电材料作电极； （3）两个电极必须插入电解质溶液中或熔融的电
解质中；
（4）两个电极必须相连并形成闭合回路。
电极材料
两种活泼不同的金属。 一种金属与一种非金属（如石墨）。 两电极都是其它材料。
3、原电池工作原理
PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O
总反应：
钮扣电池：不锈钢制成一个由正 极壳和负极盖组成的小圆盒，盒 内靠正极一端填充由Ag2O和少量 石墨组成的正极活性材料，负极 盖一端填充锌汞合金作负极活性 材料，电解质溶液为浓KOH溶液， 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO。
3、银-锌电池 负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH-
２、金属的防护
（１）概念： 金属的防护就是防止金属的腐蚀。 （２）方法：
①改变金属的内部结构，使金属性质改变，成为耐腐蚀 的金属。如不锈钢。
②覆盖保护层：
③牺牲阳极保护法： ④阴极电保护法 （外加电流阴极保护法）： ⑤使金属表面钝化，形成一层致密氧化物保护膜。
例题1
• 1,下列试管中的铁钉腐蚀最快的是 ( D )
• 小结: 金属被腐蚀的速率快慢规律 电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀> 化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
条件 电 负极Fe 极 正极C 反 应 总反应 水膜呈酸性 Fe—2e=Fe2+ 2H++2e=H2↑
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱 2Fe—4e=2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH—
Fe+2H =Fe ↑
+
2+
2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
示意图
联系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
C.粗锌和 1mol/L 硫酸
D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液
二、化学电源
1、锌-锰干电池（碱性） 负极（锌筒）：
正极（石墨）：
总反应： Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH
2、铅蓄电池 负极Pb： Pb+ SO42- -2e- = PbSO4 正极PbO2：
练习:下列装置是不是原电池?若是,指出正负极.
Zn
Cu
ZnSO4
CuSO4
Fe
C
NaCl
溶液
5、电池的表示方法： 负极在左，正极在右。
用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线 和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。 以下有关该原电池的叙述正确的是（ C ） ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e-=Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电 池反应相同 A．①② B．②③ C．②④ D．③④
3、分类：
电化腐蚀 金属腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
化学腐蚀
（1）化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀
条件 现象 本质
电化腐蚀
金属跟非金属单质 直接接触
无电流产生 金属被氧化
不纯金属或合金 跟电解质溶液接触
有微弱电流产生 较活泼金属被氧化
图例
联系
两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀 析氢腐蚀
5、海水电池（电解质溶液为海水） 负极：4Al-12e—=4Al3+ 正极：3O2+6H2O+12e—=12OH— 总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命 延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储 存寿命长。
三、金属的腐蚀及其防护
1、概念：
金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学 反应（氧化还原反应）而腐蚀损耗的过程，即为 金属的腐蚀。 失e2、本质： 金属原子 氧化反应 金属阳离子
4、原电池电极的判断
特性 负极 电子流出 相对活泼 失电子 发生氧化反应 正极 电子流入 相对不活泼 得电子 发生还原反应 1、根据定义来判断：电子流出的一极是负极；电子 流入的一极是正极。 2、根据反应类型来判断：发生氧化反应的一极是负 极；发生还原反应的一极是正极。 3、根据电极活泼性来判断：一般来说，较活泼的一 极是负极；较不活泼的一极是正极。 4、根据离子流向来判断：阴离子移向的一极是负极； 阳离子移向的一极是正极。
例题2
• 2,A、Ｂ、Ｃ三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度 的稀硫酸。
（１）Ａ中反应的离子方程式为 （２）Ｂ中Sn极上的电极反应为 Sn极附近溶液的PH 增大 (增大、减少、不变） （３）Ｃ中被腐蚀的金属是 Zn ，电池反应为 比较Ａ、Ｂ、 Ｃ中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是
B>A>c
例题3
• 3,下图各容器中盛有海水,铁在其中的腐蚀由 快到慢的顺序是( A )
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O a b
， 。
O2
此时电池内总的反应式
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
H2O
CH4
KOH溶液
练习2：有人设计出利用CH4和O2的反应，用
铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总 反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正 确的是（ A ） ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole②负极上CH4失去电子，电极反应式： CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为： O2+2H2O+4e-=4OH④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④
2H++2e-＝H2↑ 。 正极：
（3）钢铁腐蚀的防护
1、改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加 进钢里制成合金钢。 2 、金属表面覆盖保护层：如油漆、油脂等，电镀 （Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜）作保护层。 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。 3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 原理：形成原电池反应 时，让被保护金属做正 极，不反应，起到保护 作用；而活泼金属反应 受到腐蚀。
第3节 化学能转化为电能---电池
知识回顾
• 1,什么是氧化还原反应?它的特征和本质是?
化学反应中有元素的化合价发生变化的反应叫氧化还原反应,
氧化还原反应的特征:元素化合价有变化.
氧化还原反应本质:电子的转移(电子得失或电子对的偏向与偏离 )
• 2,金属还原性的强弱判断方法有?
①按其在周期表中的位置:同一周期,从左到右,金属还原 性减弱.同一主族从上到下,金属还原性增强. ②金属活动顺序表:从左到右,金属还原性减弱. ③实验事实:与水(或酸)反应越容易,金属还原性越强.
三、金属的腐蚀与防护
• １、金属的腐蚀：（１）概念 （２）金属腐蚀的类型： 金 属 吸氧腐蚀： 当水膜为弱酸性或中性 腐 电化学腐蚀 蚀 析氢腐蚀：当水膜酸度较高时 （３）结论：金属电化学腐蚀的本质 被腐蚀的金属作为原电池的负极，金属原子变成 阳离子，阳极消耗。金属越活泼，越易电化学腐 蚀。 化学腐蚀：
[拓展]请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：
Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。 1、电解液： 2、电极材料： 正极 ，负极 。 。
3、电极反应式 ：
负极: 。
正极:
。
[归纳] 原电池的设计方法:
• ①怎样选择确定原电池的负极、正极材料？
• ②怎样选择确定原电池的电解质溶液？ • ③画原电池的装置图时要注意什么问题？
总反应：Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag