电化学基础省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节第一节 原原 电电 池池第1页复习回顾复习回顾1、原电池是、原电池是_装置。装置。原电池反应本质是原电池反应本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应2、如右图所表示，组成原电池：、如右图所表示，组成原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时：Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反应；，下同）反应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。（2）当电解质溶液为）当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时：Zn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.负负Zn2e-=Zn2+氧化氧化正正2H+2e-=H2还原还原负负Zn2e-=Zn2+氧化氧化正正Cu2+2e-=Cu还原还原第2页氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液盐桥盐桥失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应2H+2e-=H2阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极2H+2e-=H2Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子原原电电池池原原理理外电路外电路内电路内电路第3页与与原原电电池池相关概念相关概念1.电路：电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：负极流向正极电子流向：负极流向正极电流方向：正极流向负极电流方向：正极流向负极阴离子流向负极阴离子流向负极阳离子流向正极阳离子流向正极2.电极：电极：正极：电子流入一极正极：电子流入一极负极：电子流出一极负极：电子流出一极3.电极反应式：电极反应式：正极：正极：2H+2e-H2负极：负极：Zn2e-Zn2+4.总反应式：总反应式：Zn+2H+Zn2+H2第4页？提出问题：提出问题：上图是我们在必修上图是我们在必修2中学习过将锌片和铜片置于稀硫酸中学习过将锌片和铜片置于稀硫酸原电池，假如用它做电源，不但效率低，而且时间稍长原电池，假如用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，所以不适合实际应用电流就很快减弱，所以不适合实际应用。这是什么原因造这是什么原因造成呢？有没有什么改进办法？成呢？有没有什么改进办法？学生讨论：学生讨论：造成主要原因造成主要原因：因为在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，：因为在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐步隔开，这么就增加了电池内阻，使把铜极跟稀硫酸逐步隔开，这么就增加了电池内阻，使电流不能通畅。这种作用称为电流不能通畅。这种作用称为极化作用。极化作用。一、对锌铜原电一、对锌铜原电池工作原理深入探究池工作原理深入探究为了防止发生这种现象，设计以下列图（书为了防止发生这种现象，设计以下列图（书P71图图4-1）所）所表示原电池装置，你能解释它工作原理吗？表示原电池装置，你能解释它工作原理吗？第5页试验三（书试验三（书71页试验页试验4-1）试验探索试验探索试验现象：试验现象：分析分析：改进后装置为何能够连续、稳定产生电流？盐桥：改进后装置为何能够连续、稳定产生电流？盐桥在此作用是什么？在此作用是什么？参考教材参考教材71页页有盐桥存在时电流计指针发有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流经过电路。生偏转，即有电流经过电路。取出盐桥，电流计指针即回取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流经过。到零点，说明没有电流经过。盐桥制法：盐桥制法：1)将热琼胶溶液倒入将热琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要产生裂隙注意不要产生裂隙)，将冷却后将冷却后U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3饱和溶液中即可。饱和溶液中即可。2)将将KCl或或NH4NO3饱和溶液装入饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。形管，用棉花都住管口即可。第6页盐桥作用：盐桥作用：（1 1）使整个装置组成通路，代替两溶液直接接触）使整个装置组成通路，代替两溶液直接接触。得出结论得出结论因为盐桥（如因为盐桥（如KClKCl）存在，其中阴离子）存在，其中阴离子ClCl-向向ZnSOZnSO4 4溶液扩散溶液扩散和迁移，阳离子和迁移，阳离子K K+则向则向CuSOCuSO4 4溶液扩散和迁移，分别中和过剩电荷，溶液扩散和迁移，分别中和过剩电荷，保持溶液电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部保持溶液电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或溶解或 CuSOCuSO4 4溶液中溶液中 CuCu2+2+几乎完全沉淀下来。几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与若电解质溶液与KClKCl溶液反应产生沉淀，可用溶液反应产生沉淀，可用NHNH4 4NONO3 3代替代替KClKCl作盐桥。作盐桥。（2 2）平衡电荷。）平衡电荷。在整个装置电流回路中，溶液中电流通路是在整个装置电流回路中，溶液中电流通路是靠离子迁移完成靠离子迁移完成。ZnZn失去电子形成失去电子形成ZnZn2+2+进入进入ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，ZnSOZnSO4 4溶液因溶液因ZnZn2+2+增多而带正电增多而带正电荷。同时，荷。同时，CuSOCuSO4 4则因为则因为CuCu2+2+变为变为Cu Cu，使得，使得 SOSO4 42-2-相对较多而带负相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种原因均会阻止电子从锌片流向铜电荷。溶液不保持电中性，这两种原因均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中止。片，造成电流中止。第7页请同学们请同学们思索思索：上述原电池装置是将什么反应化上述原电池装置是将什么反应化学能转换成电能？指出电池正负学能转换成电能？指出电池正负极，并分别写出其中负极和正极极，并分别写出其中负极和正极电极反应式以及该电池总反应方电极反应式以及该电池总反应方程式。程式。ZnSO4溶液溶液CuSO4溶液溶液负极（锌片）：负极（锌片）：Zn2e-=Zn2+（氧化反应）氧化反应）正极（铜片）：正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）（还原反应）电池反应（电池反应（总化学方程式总化学方程式）：）：Zn+Cu2+=Zn2+Cu电池符号电池符号：ZnZnSO4CuSO4Cu负极负极盐桥盐桥正极正极一、对锌铜原电一、对锌铜原电池工作原理深入探究池工作原理深入探究第8页二、由两个半电池组成原电池工作二、由两个半电池组成原电池工作原理原理（1）把氧化反应和还原反应分开在不一样区域进行，再）把氧化反应和还原反应分开在不一样区域进行，再以适当方式连接，能够取得电流。以适当方式连接，能够取得电流。在这类电池中，用还原性较强物质作为负极，负极向外在这类电池中，用还原性较强物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强物质作为正极，正极从外电电路提供电子；用氧化性较强物质作为正极，正极从外电路得到电子。路得到电子。在原电池内部，两极浸在电解质溶液中，并经过阴阳离在原电池内部，两极浸在电解质溶液中，并经过阴阳离子定向运动而形成内电路。子定向运动而形成内电路。（2 2）探究）探究组成原电池条件组成原电池条件练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A移向移向Zn极，阴离子移向极，阴离子移向Cu极极B移向移向Cu极，阴离子移向极，阴离子移向Zn极极C和阴离子都移向和阴离子都移向Zn极极D和阴离子都移向和阴离子都移向Cu极极B第9页试验探究形成原电池条件试验探究形成原电池条件（能够）（能够）（能够）（能够）（能够）（能够）（不能够）（不能够）形成条件一：形成条件一：活泼性不一样两个电极活泼性不一样两个电极负极：较活泼金属负极：较活泼金属正极：较不活泼金属、石墨等正极：较不活泼金属、石墨等第一组试验第一组试验第10页（能够）（能够）（不能够）（不能够）形成条件二：电极需插进电解质溶液中；形成条件二：电极需插进电解质溶液中；第二组试验第二组试验试验探究形成原电池条件试验探究形成原电池条件第11页第三组试验第三组试验试验探究形成原电池条件试验探究形成原电池条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不能够）（不能够）能够能够第12页（2 2）组成原电池条件组成原电池条件（1）有两种活动性不一样金属（或一个是非金属单质）有两种活动性不一样金属（或一个是非金属单质或金属氧化物）作电极。或金属氧化物）作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。）内部条件：能自发进行氧化还原反应。第13页ABCDEFMN1.以下哪几个装置能形成原电池？以下哪几个装置能形成原电池？OVXVVXXXV经典例题：经典例题：V第14页2.2.2.2.一个电池反应离子方程式是一个电池反应离子方程式是一个电池反应离子方程式是一个电池反应离子方程式是 Zn+CuZn+CuZn+CuZn+Cu2+2+2+2+=Zn=Zn=Zn=Zn2+2+2+2+Cu,+Cu,+Cu,+Cu,该反应原电池正确组合是（该反应原电池正确组合是（该反应原电池正确组合是（该反应原电池正确组合是（）CABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl经典例题：经典例题：第15页（3）原电池正负极判断方法）原电池正负极判断方法(参考第二教材参考第二教材P118)微观判断微观判断（依据电子流动（依据电子流动方向方向）电子流出极电子流出极电子流入极电子流入极负极负极正极正极较活泼电极材料较活泼电极材料较不活泼电极材料较不活泼电极材料质量增加电极质量增加电极工作后工作后质量降低电极质量降低电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出电极为正极工作后，有气泡冒出电极为正极发生氧化反应极发生氧化反应极发生还原反应极发生还原反应极宏观判断宏观判断：依据电极材料依据电极材料依据原电池电极依据原电池电极发生反应发生反应依据电极增重还是减重依据电极增重还是减重依据电极有气泡冒出：依据电极有气泡冒出：负极负极正极正极第16页1.1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()()A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.CuB2.2.由铜锌和稀硫酸组成原电池工作时，电由铜锌和稀硫酸组成原电池工作时，电解质溶液解质溶液 pH()pH()A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐步变大逐步变大 D.D.逐步变小逐步变小C经典例题：经典例题：第17页3.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大极上产生大量气泡，量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四上有大量气泡产生，则四种金属活动性次序由强到弱为种金属活动性次序由强到弱为()AabcdBacdbCcab.dDbdcaB第18页4、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，用一根棉线、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，用一根棉线将其悬在盛水烧杯中，使之平衡；小心向烧杯将其悬在盛水烧杯中，使之平衡；小心向烧杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到现象是溶液，片刻后可观察到现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜第19页（4）电解质溶液和电极材料选择）电解质溶液和电极材料选择活泼性不一样活泼性不一样两种金属。两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt（电池电极必须导电）（电池电极必须导电）电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中电解质溶液应别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中电解质溶液应与电极与电极材料含有相同阳离子。材料含有相同阳离子。第20页请依据氧化还原反应请依据氧化还原反应:Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?CuCu2e-=Cu2+比比Cu不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨2Fe3+2e-=2Fe2+Fe2(SO4)3、FeCl3等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：练一练练一练若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什么？试画出原电池装置简图。么？试画出原电池装置简图。第21页)能自发进行氧化还原反应能自发进行氧化还原反应)通常须两个活性不一样电极通常须两个活性不一样电极)电解质溶液电解质溶液)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子化剂在正极得电子,发生还原反应发生还原反应第22页1.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；2.改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护法，即将金属作为原电池正极而电化学保护法，即将金属作为原电池正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。受到保护。如在铁器表面镀锌。三、原电池主要应用：三、原电池主要应用：5.解释一些化学现象解释一些化学现象第23页(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。例例1：以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去电子多还原反应中，甲比乙失去电子多；D.同价态阳离子，甲比乙氧化性强；同价态阳离子，甲比乙氧化性强；（C）原电池原理应用：原电池原理应用：第24页(2)比较反应速率比较反应速率例例2：以下制氢气反应速率最快是以下制氢气反应速率最快是粗锌和粗锌和1mol/L盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18mol/L硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L硫酸反应中加入几滴硫酸反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）原电池原理应用：原电池原理应用：第25页(3)比较金属腐蚀快慢比较金属腐蚀快慢例例3：以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢次序是次序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：原电池原理应用：第26页例例4：以下装置中四块相同以下装置中四块相同Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快次序是次序是(4)(2)(1)(3)第27页(4)判断溶液判断溶液pH值改变值改变例例5：在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4溶液浓度为溶液浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共搜集到若工作一段时间后，从装置中共搜集到0.168L升气体，则流过导线电子为升气体，则流过导线电子为mol,溶液溶液pH值变值变_？（溶液体积改变忽略不计）？（溶液体积改变忽略不计）0.2解得：解得：y0.015(mol)x 0.015(mol)3.7510 4(mol/L)pH-lg3.751044-lg3.75答：答：0.015依据电极反应：依据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2得：得：2222.4x y0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+2eH2大大0.015原电池原理应用：原电池原理应用：第28页(5)原电池原理综合应用原电池原理综合应用例例6：市场上出售：市场上出售“热敷袋热敷袋”主要成份为铁屑、炭粉、主要成份为铁屑、炭粉、木屑、少许氯化钠和水等。木屑、少许氯化钠和水等。“热敷袋热敷袋”启用之前启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大量铁锈存在。量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉主要作用是炭粉主要作用是 。3)加入氯化钠主要作用是加入氯化钠主要作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液原电池原理应用：原电池原理应用：第29页 拓展练习拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到现象。现象。两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则正极为则正极为 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H+2e=H2Mg2e=Mg2+化学能化学能电能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2第30页小小结结定义定义:（1）由两个半电池组成锌铜原电池工作原理）由两个半电池组成锌铜原电池工作原理 原电池原电池把化学能转化成电能装置。把化学能转化成电能装置。2、原电池工作原理、原电池工作原理较活泼金属发生较活泼金属发生氧化反应氧化反应,电子从较活泼金属电子从较活泼金属(负极负极)经过经过外电路流向较不活泼金属外电路流向较不活泼金属(正极正极)。负极正极电子流向电子流向电流流向电流流向（2 2）形成原电池条件形成原电池条件（3）原电池正负极判断方法）原电池正负极判断方法（4）电极材料选择（电池电极必须导电）电极材料选择（电池电极必须导电）第31页在一在一瓣橘子上相隔瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片分别插一小铜片和铝片，把铜片和铝片另一端经过导线接和铝片，把铜片和铝片另一端经过导线接触耳机两极，试试能否听到触耳机两极，试试能否听到“嘎嘎嘎嘎”声。能声。能够从耳机中听到够从耳机中听到“嘎嘎嘎嘎”声，说明了什么？用声，说明了什么？用其它金属、水果、液体再试一试。其它金属、水果、液体再试一试。研研究究性性学学习习铝片铝片铜片铜片第32页新课标人教版选修四化学反应原理新课标人教版选修四化学反应原理10十月第四章第四章 电化学基础电化学基础第二节第二节 化学电源化学电源第33页学与问学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池其它应用吗？道电池其它应用吗？电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能装置将化学能转换成电能装置将太阳能转换成电能装置将太阳能转换成电能装置将放射性同位素自然衰变时产生热能将放射性同位素自然衰变时产生热能经过热能转换器转变为电能装置经过热能转换器转变为电能装置碱性锌锰电池、锌银电池、碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。电池、锂离子电池等。广泛应用于通讯、交通、文广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。化、办公及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也高科技、军事、生产行业也有特殊应用。有特殊应用。第34页【思索思索】当前化学电池主要分为哪几个大类？当前化学电池主要分为哪几个大类？在性能等方面它们各有什么特点？在性能等方面它们各有什么特点？产生电能基本原理是什么？产生电能基本原理是什么？化学电池与其它能源相比有哪些优点？化学电池与其它能源相比有哪些优点？判断电池优劣标准主要是什么？判断电池优劣标准主要是什么？第35页知识点知识点1：化学电池：化学电池1)概念概念:将化学能变成电能装置将化学能变成电能装置2)分类分类:一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如：干电池如：干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣判断标准电池优劣判断标准:能量转换效率高，供能稳定可靠。能量转换效率高，供能稳定可靠。能够制成各种形状和大小、不一样容量和电压电池能够制成各种形状和大小、不一样容量和电压电池和电池组，使用方便。和电池组，使用方便。易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。比能量比能量 符号符号(Wh/kg)，(Wh/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能多少比功率比功率符号是符号是W/kg，W/L)指电池单位质量或单位体积所能输出功率大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率大小电池储存时间长短电池储存时间长短第36页1 1、干电池、干电池(普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央顶盖有铜负极，位于中央顶盖有铜帽石墨作正极，在石墨周帽石墨作正极，在石墨周围填充围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀和淀粉作电解质溶液，还粉作电解质溶液，还填充填充MnOMnO2 2黑色粉末吸收正极放出黑色粉末吸收正极放出H H2 2，预防产生极化现象。，预防产生极化现象。电极总反应式为：电极总反应式为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4Cl=ZnClCl=ZnCl2 2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O请写出各电极电极反应。请写出各电极电极反应。一、一、一次电池一次电池第37页练：写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池电极反应和总化学反应电极反应和总化学反应方程式。方程式。负极负极正极正极总反应总反应通常我们能够经过干电池外观上哪些改变判通常我们能够经过干电池外观上哪些改变判断它已经不能正常供电了？断它已经不能正常供电了？_我们在我们在使用干电池过程中并没有发觉有气体产生，使用干电池过程中并没有发觉有气体产生，请推测可能是干电池中什么成份起了作用？请推测可能是干电池中什么成份起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2，H2+2MnO2=Mn2O3+H2O锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2NH+2NH4 4Cl=ZnClCl=ZnCl2 2+Mn+Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O第38页碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：电解质：电解质：KOHZnZnMnOMnO2 2Zn+2OH-2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2思索思索该电池正负极材料和电解质该电池正负极材料和电解质第39页干电池干电池负极负极:Zn2e-Zn2 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状）（糊状）石墨石墨(nO2)(+）正极正极:2NH4+2e-2NH3H2 总电池反应方程式总电池反应方程式：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池优点：改进后碱性锌锰电池优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。二氧化锰用途二氧化锰用途Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2第40页2 2、迷你型电池、迷你型电池 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。用途：手表、相机、心率调整器用途：手表、相机、心率调整器 HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）第41页3 3、锂电池、锂电池锂电池：锂电池：（-）LiLi（S S）LiILiI（晶片）（晶片）I I2 2(+(+）锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2)：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极：；正极：；正极：。用途：质轻、高能用途：质轻、高能(比能量高比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e8Li-8e-=8Li=8Li+3SOCl3SOCl2 2+8e+8e-=6Cl=6Cl-+SO+SO3 32-2-+2S+2S第42页铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池1.铅蓄电池铅蓄电池1)正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2)工作工作机制机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为经典可充电电池，其电极反应分铅蓄电池为经典可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程为放电和充电两个过程二、二次电池二、二次电池第43页放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2OPb(s)+SO42-2e-=PbSO4(s)正极：正极：PbO2(s)+4H+SO42-+2e-=2PbSO4(s)+2H2O氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电反应则是上述反应铅蓄电池充电反应则是上述反应逆过程逆过程第44页Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：2PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+H+SO42-氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池充放电过程：铅蓄电池充放电过程：放电放电充电充电第45页3)优缺点简析优缺点简析缺点：缺点：比能量低、粗笨、废弃电池污染环境比能量低、粗笨、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池第46页2 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975,1970-1975,1970-1975,1970-1975,开发了先进银锌、镍镉电池技术。开发了先进银锌、镍镉电池技术。开发了先进银锌、镍镉电池技术。开发了先进银锌、镍镉电池技术。1975-1983,1975-1983,1975-1983,1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,1979-1987,1979-1987,1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用镍锌电池。1998-1992,1998-1992,1998-1992,1998-1992,为美国海军发展世界上最大镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大镍镉电池用于核潜水艇。第47页银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器电源，它充电锌蓄电池广泛用作各种电子仪器电源，它充电和放电过程能够表示为：和放电过程能够表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应物质是（此电池放电时，负极上发生反应物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第48页3 3、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。反应式以下：反应式以下：写出电极反应式。写出电极反应式。特点：比铅蓄电池耐用，可密封重复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封重复使用。第49页镍镍镉可充电电池可发生以下反应：镉可充电电池可发生以下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池负极材料是由此可知，该电池负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd（A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第50页大有发展前景燃料电池大有发展前景燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来化进行电化学反应时释放出来化学能直接转化成电能一类原电池。当前学能直接转化成电能一类原电池。当前燃料电燃料电池能量转化率可达近池能量转化率可达近80%80%，约为火力发电，约为火力发电2 2倍倍。这是因为火力发电中放出废热太多。燃料电池这是因为火力发电中放出废热太多。燃料电池噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都靠近废气污染都靠近零零；燃料电池创造于燃料电池创造于1919世纪世纪3030年代末，经重复试验、年代末，经重复试验、改进，到改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入实用阶段。第一代年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池燃料电池大致情况以下：大致情况以下：(三三)燃料电池燃料电池第51页氢氧燃料电池氢氧燃料电池第52页新型燃料电池新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不停从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不停从外界输入，同时将电极反应产物不停排出电池界输入，同时将电极反应产物不停排出电池第53页燃料电池燃料电池 优点：能量转化率高，可连续使优点：能量转化率高，可连续使用，用，对环境友好对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景辽阔用途：宇宙飞船，应用前景辽阔负极负极:2H2+4OH-4e-4H2O 正极正极:O2+2H2O4e-4OH-总反应方程式总反应方程式：2H2O22H2O第54页燃燃 料料 电电 池池介质电池反应：2H2+=2H2O 酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-第55页固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O负负极极正正极极负负极极正正极极2H2-4e-+2O2=2H2OO2+4e-=2O22H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O第56页航天技术上使用一个电池，航天技术上使用一个电池，它含有高能、轻便、不污它含有高能、轻便、不污染环境等优点。用染环境等优点。用PtPt做电做电极，极，KOHKOH溶液做电解液，溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相同，因其反应与氢氧燃烧相同，故称为氢氧燃烧电池。请故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极电极反应。写出各电极电极反应。氢氧燃料电池氢氧燃料电池若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极电极反应写出各电极电极反应PtPt电极电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH第57页将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，能够形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，能够形成原电池，因为发生反应类似于甲烷燃烧，所以称作燃因为发生反应类似于甲烷燃烧，所以称作燃料电池，依据两极上反应实质判断，通入甲料电池，依据两极上反应实质判断，通入甲烷一极为烷一极为_，这一极电极反应为，这一极电极反应为_；通入氧气一极为；通入氧气一极为_，电极反应为，电极反应为_，总，总反应为反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极电极反应写出各电极电极反应第58页书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：1 1电极反应是一个离子反应，遵照书写离电极反应是一个离子反应，遵照书写离子反应全部规则（如子反应全部规则（如“拆拆”、“平平”）；）；3 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液酸碱性相关（如所得还原产物，与溶液酸碱性相关（如4价价C在在酸性溶液中酸性溶液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性碱性溶液中溶液中以以CO32形式存在）；形式存在）；2 2将两极反应电子得失数配平后，相加得将两极反应电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；一极反应；第59页课堂总结1 1、仅有一个电极材料参加反应原电池：、仅有一个电极材料参加反应原电池：负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2 2、两个电极均参加反应原电池、两个电极均参加反应原电池 （如蓄电池，纽扣电池）（如蓄电池，纽扣电池）电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极第60页电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液参加电极反应需考虑电解质溶液参加 3 3、电极材料本身均不参加反应电池（燃料电池）、电极材料本身均不参加反应电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子电子电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液第61页1 1、在含有、在含有H H2 2S S气体空气中，银器表面易变黑（生成了气体空气中，银器表面易变黑