高中化学《化学能转化为电能—电池》课件4 鲁科版选修4

原反应拆为两个半反应，再根据原电池的 电极反应特点，结合两个半反应找出正负
正极：Cu2+ + 2e- = Cu
极材料及电解质溶液。
练习： 2、判断下列装置中能否产生电流？
①
②
思考与交流
• 1.在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？ • 2.在盐桥插入之后，是否有电流产生？ • 3 .盐桥在此装置中起到了什么作用？ • 4.与铜锌原电池相比该原电池具有什么特点？
（2）若给出电池的总反应，先找出反应中 发生的氧化反应和还原反应物质，再根据溶 液的实际情况写出电极反应式。
练习：1、请将下列氧化还原反应设计成原电池，
画出装置图，并写出电极反应。
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
设计原电池的方法：首先将已知的氧化还
负极：Zn - 2e- = Zn2+
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
第3节 化学能转化为电能——电池
一、原电池工作原理
1、原电池：将化学能转化为电能的装置。
2、原电池的构成条件
（1）有一个自发的氧化还原反应（前提） 负极：较活泼的金属
（2）两个活泼性不同的电极
正极：不活泼的金属、
石墨等 （3）电解质溶液或熔融的电解质
（4）形成闭合电路
1、思考：氧化还原反应Cu + H2SO4 = CuSO4 + H2↑能 否设计成原电池？

2．根据总反应式书写电极反应式 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或 还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一个 简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写 或将各反应式看做数学中的代数式，用总反应式减去已写出 的电极反应式即得结果。
以 2H2＋O2===2H2O 为例，当电解质溶液为 KOH 溶液时的 电极反应式的书写步骤如下：
3．可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电 为原电池，充电为电解池。 (1)原电池的负极发生氧化反应，对应元素化合价升高。 (2)原电池的正极发生还原反应，对应元素化合价降低。
特别提醒 原电池中在正极上放电的微粒有： (1)金属阳离子，如 Fe|CuSO4|C：Cu2＋＋2e－===Cu； Cu|FeCl3|Pt：Fe3＋＋e－===Fe2＋； (2)酸中的 H＋，如 Fe|H2SO4|C：2H＋＋2e－===H2； (3)水电离出的 H＋，如 Al|NaOH|Mg：2H＋＋2e－===H2↑(2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；
(4)强氧化性阴离子 NO－ 3 、MnO－ 4 等，如
Cu|浓 HNO3|Fe：2H＋＋NO－ 3 ＋e－===NO2↑＋H2O，
Pt︱浓 HC ﹕ 阳离子膜
Hale Waihona Puke KMnO4︱Pt：8H＋＋MnO4－＋5e－===Mn2＋＋
4H2O；
(5)溶于水中的 O2，如 Fe Zn、Al、Mg︱海水︱Pt：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
(6)正极本身，如
Pb|H2SO4|PbO2：PbO2＋2e－＋SO24－＋4H＋===PbSO4＋2H2O。
1．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时

1. 锌锰干电池
（1）酸性锌锰干电池 电极反应方程式： 负极：Zn – 2e- = Zn2+ 正极：2MnO2+2NH4++2e= Mn2O3+2NH3↑+H2O 反应总的方程式 2MnO2+2NH4++ Zn= Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+
1. 锌锰干电池
（2）碱性锌锰干电池 电极反应方程式： 负极：Zn+2OH-–2e-= ZnO+H2O 正极：MnO2+2H2O +2e= Mn(OH)2+2OH反应总的方程式 Zn + MnO2+ H2O= ZnO + Mn(OH)2
阅读：课本P22第一段
1.电池反应：原电池的两个电极反应组成电池的总 反应，这个总反应叫做电池反应 2.原电池的表示式（课本P22资料在线）
要点强调（《导学》P16-17）
要点强调（《导学》P16-17）
要点强调（《导学》P16-17）
要点强调（《导学》P16-17）
要点强调（《导学》P16-17）
Zn-2e- == Zn2+
正极（Cu）： （还原反应）
Cu2+ + 2e- == Cu
电池反应： Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
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原电池的工作原理
原理分析：课本P20 电极反应 负极: Zn-2e- == Zn2+ 氧化反应 正极：Cu2++2e- == Cu 还原反应 总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
阴离子 电解质 溶液
内电路
总反应: Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子（电流）流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 负极－－ 失 电子，发生 氧化 反应
正极－－ 得
电子，发生 还原 反应
1.由组成原电池的电极材料判断 2.根据电子（电流）流动的方向判断 3.根据电极反应类型判断 4.根据电解质溶液离子移动的方向判断 负 阴离子－向 极移动（负极带正电荷） 阳离子－向 正 极移动（正极带负电荷）
6.燃料电池中
燃料在 氧化剂在 负极 反应 反应
正极
【交流 ·研讨】 如何改进原电池装置？
A Zn
CuSO4
A Cu
Zn 改进 ZnSO4溶液
Cu
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用 是防止管中溶液流出 。 盐桥的作用：（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷。
？
CuSO4溶液
【观察与思考】改进后的原电池装置有哪些优点？
① 负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，
② 电子从负极经外电路流向正极，
③ 正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。
ZnZn2+
e- A
Cu
H+ H+ 2SO4
原电池的工作原理示意图：
• [开放探究 ] (1) 构成原电池的化学反应有何特点？ • (2)如何用反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计原电池？ • 提示： (1)必须是自发的氧化还原反应，原电池 是化学能转化为电能的装置，发生的反应必定是 放热反应，即反应的焓变小于零。
• (2) ) (其他答案合理也可
• 正、负极的判断 • 1．由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼的金属 为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 • 2．根据电流方向或电子流动方向判断： 电流是由正极 流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 • 3．根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判 断： 在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正 极，阴离子移向的极是负极。

（Volta,A.1745-1827）
1800年建立伏打电堆模型。
伏打电池是 实用电池的开端。
实验探究：原电池工作原理
交流与讨论
• 1．为什么装置中的铜片上会有气泡出现呢？该现象和铜 片与稀硫酸不反应的结论相矛盾吗？
• 2．铜片上的电子从哪来？ • 3．锌片的质量有无变化？溶液中c(H+)如何变化？ • 4．写出锌片和铜片上变化的离子方程式。 • 5．电流表中指针发生偏转说明有电流通过，这又证明了
课堂小结：
e-
G
属较 导不
体 ）
活泼（+）
金
还原反应
属
（
或
非
电解质溶液
金
两极一液成回路 氧化还原是核心
归纳总结
正负极的判断方法
判断依据
负极
正极
电极材料
活动性较强的金属
活动性较弱的金属或能 导电的非金属
电子流动方向
电子流出极
电子流入极
电解质溶液中离子 定向流动的方向
阴离子移向的电极
阳离子移向的电极
电流方向
电流流入极
电流流出极
与电解质溶液能否 能自发发生氧化还原 不能自发发生氧化还原
发生反应
反应的金属
反应的金属(非金属)
反应现象
电极溶解
电极增重或有气泡产生
二、原电池电极反应式的书写
1. (1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池，其正极反 应式：__2_H__＋_＋__2_e_－_=_=_=__H_2_↑_； 负极反应式：_F_e_－__2_e_－_=_=_=_F_e_2_＋__； 总反应方程式：_F_e_＋__H_2_S_O_4_=_=_=__F_e_S_O_4_＋__H_2_↑__。 (2)有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电 池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。 ①Zn发生_氧__化___反应，是_负___极，电极反应式是Z__n－__2_e_－_＋__2_O__H_－_=_=__=_Z_n_(O__H_)。2 ②Ag2O发生_还__原___反应，是_正___极，电极反应式是 _A_g_2_O_＋__2_e_－__＋__H_2_O_=_=__=_2_A_g_＋__2_O__H_－__。

1.干电池（锌锰电池）
目前常见的一次锌锰干电池分为 酸 性和 碱性两种.
酸性锌锰干电池
负极材料： Zn 正极材料： MnO2，C 电解质： NH4Cl ,ZnCl2
化学电池的表示方法：
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 等 MnO2和C
酸性锌-锰干电池的结构
（—）Zn ︴ NH4Cl ,ZnCl2 ︴MnO2，C（+）
（1）根据电极材料判断： 一般，相对活泼的金属为负极，活泼性较弱的 金属或能导电的非金属为正极。
一、原电池的工作原理
（2）根据电流方向（或电子流向）判断 电流：正极→负极 电子：负极→正极 （3）根据溶液中离子的移动方向判断 阳离子向 正极移动，阴离子向负极移动 （4）根据现象判断：
一般，电极变细的为负极，有气泡产生或变粗 的一极为正极 （5）根据发生的反应判断（负失氧，正得还） 原电池的负极上总是失电子发生氧化反应，正 极上总是得电子发生还原反应。
总反应式：Zn+CuSO4=ZnSO4+ Cu
（2）根据“泼负”找出正、负极 （3）根据化合价变化及“负失氧，正得还”写出电 极反应式
正极： Cu2+ +2e- →Cu 负极： Zn-2e- → Zn2+
一、原电池的工作原理
练
写出下列原电池反应的电极反应式及总反应方程式
A
锌 镁 铜
A
银
CuSO4溶液
AgNO3溶液
一、原电池的工作原理
4、原电池两极的判断方法
练：下列说法正确的是 B D E A.铜锌原电池中，铜作负极 B. 用导线将a，c相连组成原电池，电流由c经导线流向 a，则a做负极 C. 在原电池中，阳离子往负极移动 D. 用导线将铜、锌相连，并浸入硫酸铜溶液中组成原电 池，锌逐渐溶解，铜片上有红色物质析出 E. 用导线将铜、锌相连，并浸入硫酸中组成原电池，锌 逐渐溶解，铜片附近有气泡产生 F.发生氧化反应的那一极为正极

化学腐蚀与电化腐蚀比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生的条件
电流 本质 相互关系
金属与接触物直接 不纯金属或合金
反应
与电解质溶液形
成原电池
无电流产生
有电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属被
腐蚀
两者往往同时发生，
但电化学腐蚀更普遍
金属的电化学防护
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱
电 负极Fe(-) 极
反 应
正极C(+)
Fe-2e-=Fe2+ 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应 联系
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑ 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 （铁锈）Fe2O3 ·nH2O
金属的电化学腐蚀
一、金属的电化学腐蚀
（一）金属腐蚀：
是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化
（还二原）反金应属而腐腐蚀蚀损的耗本的质过：程金。属原子氧化失反e-应金属阳离子
（三）金属腐蚀的类型 化学腐蚀
M – ne-→Mn+
电化腐蚀
金属的电化学腐蚀
• 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。
选修4第1章3节 化学能转化为电能 --电池
第3课时金属的腐蚀与防治2
1．了解金属腐蚀及其危害。 2．了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。(重点) 3．了解金属防护的方法，特别是电化学防护的方法。(重点)

池
构 成
2
两种活泼性不同的金属（或一种金 属和另一种非金属导体）构成电极。
条
件
3 电解质溶液。
4 电极用导线相联构成闭合回路。
实验探究2
原
电
池 正
要求2
负
要求1
极 的 判
然后通过电流计
先利用所提供的 指针偏转方向， 实验药品和仪器， 确定正负极。
断 设计可行性的原 （指针偏向的一
依 电池装置。
级为正极）
实验探究1
原
电
池
构
成 条
构成条件
件
Zn—Cu与硫酸钠
Cu—Zn分别放在两份稀硫酸中
Zn—Zn与稀硫酸 Zn—Cu与酒精 Zn—石墨与稀硫酸
实验结果1
（1）
原
电
池
构
成 （不可以）
条
（2）
件
（5） 碳棒
（4）
（不可以）
（3）
（不可以）
（不可以）
探究小结1
原电池的构成要素
原
电
1 能自发进行的氧化还原反应
4(二).化指学导实反验应规原范理
化
学
能
转
化 为
原电池
电
实验原理
能
学习目标
化
学
能
转
1.掌握原电池的工作原理
化
实
为 电
2.掌握原电池的构成要素
验
探
能
究
3.掌握原电池正负极的判断依据
复习回顾 原 电 池 工 作 原 理
Zn—稀硫酸—Cu原电池装置图
复习回顾
化 电极 现象 电子
电极反应
正/负极

10
1、金属的腐蚀的电化学原理
小结
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快 慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引 起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施
的腐蚀
12/29/2016 11
2、金属的防护
（1）、金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈 钢）。②在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，即将金属作为原电池的正极或 电解池的阴极而受到保护。
12/29/2016 12
2、金属的防护
（2）、牺牲阳极的阴极保护法： P86
12/29/2016
13
二、金属的电化学防护
（3）、外加电源的阴极保护法： P86
12/29/2016
辅助阳极 （不溶性）
14
2、金属的防护
交流探讨：P32
小结
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学 腐蚀＞有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有 一般防腐条件保护＞无防腐条件
12/29/2016 15
例： 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢 的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)
12/29/2016
16
2019/2/10
‹#›
2H++2e-=H2
Fe-2e-=Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH-
溶液
Fe2++2OH-=Fe(OH)2

即时训练2:
我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为 电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反 应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确 的是( B )
▪ A．正极反应为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－ ▪ B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 ▪ C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 ▪ D．该电池通常只需要更换铝板就可继续使用
下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提 示，下列叙述不正确的是（ B ）
A ： a电极是负极
B ：b电极的电极反应为： 4OH-－4e-=2H2O+O2 H2入口
C： 氢氧燃料电池是一种具有 应用前景的绿色电源
H+ OHH2O
O2入口
a电极 b电极
D： 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化 剂全部储存在电池内的新型发电装置
答案: 分别向两极通入 C2H4、 O2 (1) KOH(aq) ，
正极反应： 3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－ 负极反应：C2H4－12e－＋16OH－＝2CO32－＋10H2O 电池总反应：C2H4＋3O2＋4KOH＝2K2CO3＋4H2O (2) H2SO4(aq) 正极反应： 3O2＋12e－＋ 12H＋ ＝6H2O 负极反应：C2H4－12e－＋ 4H2O ＝2CO2＋ 12H＋ 电池总反应：C2H4＋3O2＝ 2CO2 ＋2H2O
▪8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/162021/11/162021/11/162021/11/16