必修2 第二章第二節(jié) 原電池原理及其應(yīng)用

1、干干電電池池鉛鉛蓄蓄電電池池鋰鋰電電池池伏伏 打打 電電 池池 CuZn CuZn稀稀H H2 2SOSO4 4 原電池是在原電池是在17891789年年由意大利物理學(xué)家伏打所發(fā)明，為了紀(jì)由意大利物理學(xué)家伏打所發(fā)明，為了紀(jì)念這一功勛卓著的發(fā)明，將此電池命名念這一功勛卓著的發(fā)明，將此電池命名為伏打電池。利用伏打電池原理人們制為伏打電池。利用伏打電池原理人們制成了多種實(shí)用的電池。原電池的發(fā)明是成了多種實(shí)用的電池。原電池的發(fā)明是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域里的重大貢獻(xiàn)，為我們的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域里的重大貢獻(xiàn)，為我們的生活增添了許多的方便。生活增添了許多的方便。鐵絲溶解鐵絲溶解, ,銅絲上也有銅絲上也有氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生,溶

2、液逐漸成溶液逐漸成為淺綠色為淺綠色書書P P9797 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-204-20鐵絲溶解鐵絲溶解, ,鐵絲上有氣鐵絲上有氣泡產(chǎn)生泡產(chǎn)生, ,溶液逐漸成為溶液逐漸成為淺綠色淺綠色FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4 為什么在為什么在CuCu與與FeFe不接觸時(shí)不接觸時(shí),Cu,Cu上無氣上無氣泡泡, ,但但CuCu與與FeFe接觸之后接觸之后, ,卻是卻是CuCu上產(chǎn)生大上產(chǎn)生大量氣泡量氣泡? ?鋅片無氣泡，鋅片無氣泡， 鋅片不斷溶解；鋅片不斷溶解； 銅片上有氣泡銅片上有氣泡電流計(jì)指針發(fā)生電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象現(xiàn)象: : Zn Zn失去的電

3、子通過導(dǎo)線傳遞到了失去的電子通過導(dǎo)線傳遞到了Cu,Cu,使溶液中的使溶液中的H H+ +在在CuCu極上得到了電極上得到了電子子, ,產(chǎn)生產(chǎn)生H H2 2 從反應(yīng)物質(zhì)以及裝置來看從反應(yīng)物質(zhì)以及裝置來看,Zn Cu H,Zn Cu H2 2SOSO4 4屬于屬于化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì), ,但經(jīng)過一定儀器組裝后能在外電路但經(jīng)過一定儀器組裝后能在外電路形成電流形成電流, ,即該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能即該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能. .鐵絲溶解鐵絲溶解, ,銅絲上也有銅絲上也有氣泡產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸成溶液逐漸成為淺綠色為淺綠色書書P P9797 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-204-20鐵絲溶解鐵絲溶解, ,鐵絲上有

4、氣鐵絲上有氣泡產(chǎn)生泡產(chǎn)生, ,溶液逐漸成為溶液逐漸成為淺綠色淺綠色FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4 為什么在為什么在H H2 2SOSO4 4溶液中溶液中,Cu,Cu與與FeFe不接觸不接觸時(shí)時(shí),Cu,Cu上無氣泡上無氣泡, ,但但CuCu與與FeFe接觸之后接觸之后, ,卻是卻是CuCu上產(chǎn)生大量氣泡上產(chǎn)生大量氣泡? ? 由于由于Cu的活動(dòng)性比較差，的活動(dòng)性比較差，H不能在不能在Cu片片上得到電子，故無氣泡產(chǎn)生上得到電子，故無氣泡產(chǎn)生；相互接觸相互接觸后后Fe失失去電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上，去電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅片上， H在銅片上得在銅

5、片上得到電子生成氫到電子生成氫氣，而產(chǎn)生氣泡。氣，而產(chǎn)生氣泡。一一. .原電池原電池 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池. . 原理原理1 1、構(gòu)成前提、構(gòu)成前提必須有自發(fā)發(fā)生的氧化必須有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)還原反應(yīng)電極：活動(dòng)性不同的金屬或金屬和能導(dǎo)電電極：活動(dòng)性不同的金屬或金屬和能導(dǎo)電的材料的材料( (石墨、石墨、AgAg2 2O O、PbOPbO2 2等等) )電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路2 2、構(gòu)成條件、構(gòu)成條件3 3、電極、電極電極電極名稱名稱負(fù)極負(fù)極正極正極電子得失電子得失自身失自身失去電子去電子電極或電解質(zhì)電極或電解質(zhì)溶液中的陽離溶液

6、中的陽離子得電子子得電子活潑性比較活潑性比較活潑性較活潑性較強(qiáng)的金屬強(qiáng)的金屬反應(yīng)反應(yīng)類型類型氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)還原還原反應(yīng)反應(yīng)電子電子流向流向電子電子流出流出電子電子流入流入活潑性較弱的活潑性較弱的金屬或惰性電金屬或惰性電極極(Pt)(Pt)或石墨或石墨或或AgAg2 2O O、PbOPbO2 2 根據(jù)上述知識(shí)、實(shí)驗(yàn)和有關(guān)物理知識(shí)，根據(jù)上述知識(shí)、實(shí)驗(yàn)和有關(guān)物理知識(shí)，判斷下圖所示電池電極的正、負(fù)性；并判斷下圖所示電池電極的正、負(fù)性；并寫出總反應(yīng)式。寫出總反應(yīng)式。FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4正極正極是電子流入的極是電子流入的極氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極負(fù)極是電子流出的極是電子流出的極Fe

7、FeFe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+CuCu2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2還原反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2FeFeFeFe稀稀HClHClAgAgC C稀鹽酸稀鹽酸FeFeCuCu CuSO CuSO4 4FeFeCuCu稀稀H H2 2SOSO4 4不是不是電極沒電極沒有活潑有活潑性差異性差異不是不是不是不是沒有自發(fā)發(fā)沒有自發(fā)發(fā)生的氧化還生的氧化還原反應(yīng)原反應(yīng)是是沒有形沒有形成閉合成閉合回路回路ZnZnCuCu CS CS2 2ZnZn稀鹽酸稀鹽酸CuCu H H2 2SOSO4 4不是不是沒有電解沒有電解

8、質(zhì)溶液質(zhì)溶液不是不是是是沒有形成沒有形成閉合回路閉合回路ZnZn稀鹽酸稀鹽酸CuCu H H2 2SOSO4 4糊狀的糊狀的NHNH4 4ClClZnZn稀鹽酸稀鹽酸CuCu H H2 2SOSO4 4是是ZnZnCuCuCHCH3 3COOHCOOH是是CuCuFeClFeCl3 3C C是是FeFeCuCu CuSO CuSO4 4負(fù)極負(fù)極Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+正極正極CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu總反應(yīng)總反應(yīng)Fe+CuFe+Cu2+2+=Fe=Fe2+2+Cu+Cu現(xiàn)象現(xiàn)象FeFe溶解溶解,Cu,Cu極增粗極增粗, ,溶液藍(lán)色變淺甚溶液藍(lán)色變淺甚至消

9、失至消失, ,溶液會(huì)出現(xiàn)淺綠色溶液會(huì)出現(xiàn)淺綠色ZnZn H H2 2SOSO4 4CuCu H H2 2SOSO4 4糊狀的糊狀的NHNH4 4ClCl負(fù)極負(fù)極Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極正極2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2總反應(yīng)總反應(yīng)Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2現(xiàn)象：現(xiàn)象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu極上有氣泡產(chǎn)生極上有氣泡產(chǎn)生ZnZn稀鹽酸稀鹽酸CuCu H H2 2SOSO4 4負(fù)極負(fù)極Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極正極2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2總反應(yīng)總反應(yīng)Zn+2HZn+2H+

10、+=Zn=Zn2+2+H+H2 2現(xiàn)象：現(xiàn)象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu極上有氣泡產(chǎn)生極上有氣泡產(chǎn)生ZnZnCuCuCHCH3 3COOHCOOH負(fù)極負(fù)極Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正極正極2CH2CH3 3COOH+2eCOOH+2e- -=H=H2 2+2CH+2CH3 3COOCOO- -總反應(yīng)總反應(yīng)Zn+2CHZn+2CH3 3COOH=ZnCOOH=Zn2+2+H+H2 2+2CH+2CH3 3COOCOO- -現(xiàn)象：現(xiàn)象：ZnZn溶解溶解, ,在在CuCu極上有氣泡產(chǎn)生極上有氣泡產(chǎn)生CuCuFeClFeCl3 3C C負(fù)極負(fù)極Cu-2eCu-2e- -=C

11、u=Cu2+2+正極正極2Fe2Fe3+3+2e+2e- -=2Fe=2Fe2+2+總反應(yīng)總反應(yīng)Cu+2FeCu+2Fe3+3+=Cu=Cu2+2+2Fe+2Fe2+2+現(xiàn)象：現(xiàn)象：CuCu溶解溶解, ,溶液棕黃色消失溶液棕黃色消失, ,出現(xiàn)藍(lán)色出現(xiàn)藍(lán)色確定原電池正、負(fù)極的方法確定原電池正、負(fù)極的方法1 1、組成材料、組成材料活潑性較強(qiáng)的金屬活潑性較強(qiáng)的金屬活潑性較弱的金屬或惰性電極活潑性較弱的金屬或惰性電極(Pt)(Pt)或石墨或或石墨或AgAg2 2O O、PbOPbO2 2正極正極負(fù)極負(fù)極2 2、電子流向、電子流向正極正極負(fù)極負(fù)極電子流入電子流入電子流出電子流出正極正極負(fù)極負(fù)極正極正極負(fù)

12、極負(fù)極3 3、從溶液中離子定向移動(dòng)來看、從溶液中離子定向移動(dòng)來看陽離子移向正極陽離子移向正極陰離子移向負(fù)極陰離子移向負(fù)極4 4、從反應(yīng)類型來看、從反應(yīng)類型來看得電子，發(fā)生還原反應(yīng)得電子，發(fā)生還原反應(yīng)失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)A AB B稀稀H H2 2SOSO4 4A A電流表電流表 根據(jù)左圖所示原電池所得到的下列根據(jù)左圖所示原電池所得到的下列現(xiàn)象判斷現(xiàn)象判斷A A與與B B的金屬性的強(qiáng)弱的金屬性的強(qiáng)弱 A A溶解溶解, ,則金屬性則金屬性A A B B A A上有氣泡則金屬性上有氣泡則金屬性A A B B AB AB上無任何現(xiàn)象，則上無任何現(xiàn)象，則 。 電流表指針偏向電流表指針

13、偏向B B則金屬性則金屬性A A B B 加加Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液溶液, ,在在B B極上出現(xiàn)大量沉淀極上出現(xiàn)大量沉淀, ,則金屬則金屬性性A A B B 反應(yīng)剛開始時(shí)反應(yīng)剛開始時(shí),B,B極附近極附近pHpH值增大值增大, ,則金屬性則金屬性A A B BABAB為為Cu Ag PtCu Ag Pt 加紫色石蕊試液加紫色石蕊試液,B,B極附近出現(xiàn)的紅色比極附近出現(xiàn)的紅色比A A極附極附近出現(xiàn)的紅色深近出現(xiàn)的紅色深, ,則金屬性則金屬性A A B B電子流向與指針偏轉(zhuǎn)方向一致電子流向與指針偏轉(zhuǎn)方向一致ABAB上均產(chǎn)生氣泡上均產(chǎn)生氣泡, ,則則ABAB為為同種金屬同種金屬( (位于位

14、于H H以前以前) ) 原電池電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式的書寫原電池電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式的書寫1 1、確定正、負(fù)極和反應(yīng)的物質(zhì)、確定正、負(fù)極和反應(yīng)的物質(zhì)2 2、注意守恒關(guān)系、注意守恒關(guān)系3 3、看電解質(zhì)溶液中的離子是否參與反應(yīng)、看電解質(zhì)溶液中的離子是否參與反應(yīng)4 4、通常用離子方程式表示、通常用離子方程式表示AlAlCuCu NaOH NaOH負(fù)極負(fù)極2Al-6e2Al-6e- -=2Al=2Al3+3+2Al2Al3+3+8OH+8OH- -=2AlO=2AlO2 2- -+4H+4H2 2O O2Al+8OH2Al+8OH- -6e-6e- -=2AlO=2AlO2 2- -+4H+4H2 2O

15、 O正極正極 6H6H2 2O+6eO+6e- -=6OH=6OH- -+3H+3H2 2總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Al+2NaOH+2H2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2二、原電池原理的應(yīng)用二、原電池原理的應(yīng)用 資料資料P P136136 4 41 1、能加快氧化還原反應(yīng)的速率、能加快氧化還原反應(yīng)的速率 資料資料P P136 136 4 42 2、可比較金屬活潑性的強(qiáng)弱、可比較金屬活潑性的強(qiáng)弱3 3、了解金屬腐蝕原因，采用適當(dāng)措施防止、了解金屬腐蝕原因，采用適當(dāng)措施防止金屬腐蝕金屬腐蝕負(fù)極被腐蝕負(fù)極被腐蝕利用氧化還原反應(yīng)和利用氧化還原反應(yīng)和一定的電

16、解質(zhì)溶液一定的電解質(zhì)溶液4 4、尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源、尋求和制造干電池和蓄電池等化學(xué)能源1 1、下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)、下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（的是（ ）A.A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上有H H2 2氣放出氣放出；B.B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.C.將甲乙作電極用稀將甲乙作電極用稀H H2 2SOSO4 4作電解質(zhì)溶液組成原電作電解質(zhì)溶液組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；池時(shí)甲是負(fù)極；D.D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的

17、陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C C2、X X、Y Y、Z Z都是金屬，把都是金屬，把X X浸入浸入Z Z的硝酸鹽中，的硝酸鹽中，X X的的表面有表面有Z Z析出，析出，X X與與Y Y組成原電池時(shí)，組成原電池時(shí)，Y Y為電池負(fù)極，為電池負(fù)極，則三種金的活動(dòng)性順序?yàn)椋▌t三種金的活動(dòng)性順序?yàn)椋?） A.XYZ A.XYZ B.XZY B.XZY C.YXZ C.YXZ D.YZXD.YZX C C3 3、將鐵棒插入、將鐵棒插入CuSOCuSO4 4溶液中溶液中（如圖所示）（如圖所示）你可以觀察到什么現(xiàn)象？你可以觀察到什么現(xiàn)象？鐵棒本身質(zhì)量有何變化鐵棒本身質(zhì)量有何變化溶液質(zhì)量有何變化？溶液質(zhì)量有何變化

18、？拓展：拓展： 如何使上圖中鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不如何使上圖中鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變？變？ 如何使上圖中鐵棒逐漸溶解，而銅不在鐵如何使上圖中鐵棒逐漸溶解，而銅不在鐵棒上析出？棒上析出？FeFeCuSOCuSO4 4 將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，理論上應(yīng)在銅片上觀察到大量氣泡，但在實(shí)中，理論上應(yīng)在銅片上觀察到大量氣泡，但在實(shí)驗(yàn)過程中觀驗(yàn)過程中觀 察到鋅片上也有氣泡，這可能是什么察到鋅片上也有氣泡，這可能是什么原因原因? 試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)原電池原電池 Zn + 2AgNO3=Zn(

19、NO3)2+2Ag 2Fe3+Fe=3Fe2+(-)Zn AgNO3 C(+) (-)(-) Fe Fe2(SO4)3 C (+)(+) X X、Y Y、Z Z、W W四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中, ,用用導(dǎo)線連接導(dǎo)線連接, ,可以組成原電池可以組成原電池, ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示: :則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閯t四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開ZYXW三、原電池的基本類型三、原電池的基本類型1 1、只有負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)、只有負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)(-)Zn|(-)Zn|稀稀H H2 2SOSO4 4(aq)|Cu(+)(aq)|Cu(+)(-)Cu

20、|FeCl(-)Cu|FeCl3 3(aq)|C(+)(aq)|C(+)負(fù)極：負(fù)極：M-xeM-xe- -=M=Mx+x+正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬2 2、兩個(gè)電極都參與反應(yīng)、兩個(gè)電極都參與反應(yīng)資料資料P P137137 思維誤區(qū)診斷思維誤區(qū)診斷可充電電池可充電電池紐扣電池紐扣電池電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極 電子得失均由兩電極本身發(fā)生電子得失均由兩電極本身發(fā)生電極反應(yīng)需考慮電解質(zhì)溶液的參與電極反應(yīng)需考慮電解質(zhì)溶液的參與兩電極材料均為惰性電極兩電極材料均為惰性電極負(fù)極可燃性氣體失電子，正極助燃性氣負(fù)極可燃性氣

21、體失電子，正極助燃性氣體得電子體得電子電極反應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)考慮電解質(zhì)溶液3 3、兩個(gè)電極都不參與反應(yīng)、兩個(gè)電極都不參與反應(yīng)用惰性電極，燃料電池用惰性電極，燃料電池資料資料P P139139 14 14一、干電池一、干電池 書書9999頁頁 為什么干電池使用一段時(shí)間后會(huì)變軟？為什么干電池使用一段時(shí)間后會(huì)變軟？氣漲？漏液？且漏出的液體有強(qiáng)腐蝕性？氣漲？漏液？且漏出的液體有強(qiáng)腐蝕性？(-)Zn|(-)Zn|糊狀糊狀NHNH4 4Cl+MnOCl+MnO2 2+ +炭黑炭黑|C(+)|C(+) Zn Zn在放電過程中被消耗在放電過程中被消耗,Zn,Zn皮變簿皮變簿, ,所以變軟所以變軟; ;

22、 在放電過程中生成了在放電過程中生成了H H2 2和和NHNH3 3, ,所以氣漲所以氣漲; ; 在放電過程中產(chǎn)生了在放電過程中產(chǎn)生了H H2 2O,O,使糊狀使糊狀NHNH4 4ClCl變稀變稀, ,且且ZnZn皮變皮變軟軟, ,所以易漏液所以易漏液; ;而而NHNH4 4+ +水解水解呈酸性呈酸性, ,所以該液體有強(qiáng)腐蝕所以該液體有強(qiáng)腐蝕性性. .電量小電量小二、鉛蓄電池二、鉛蓄電池可充電電池可充電電池(-)Pb|H(-)Pb|H2 2SOSO4 4(aq)|PbO(aq)|PbO2 2(+)(+)負(fù)極：負(fù)極：Pb-2ePb-2e- -=Pb=Pb2+2+ Pb Pb2+2+SO+SO4

23、42-2-=PbSO=PbSO4 4Pb+SOPb+SO4 42-2-2e-2e- -=PbSO=PbSO4 4正極：正極：PbOPbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O放電放電充電充電？鉛蓄電池在使用后需補(bǔ)充水？鉛蓄電池在使用后需補(bǔ)充水 水要蒸發(fā)而損失，同時(shí)要保持水要蒸發(fā)而損失，同時(shí)要保持H H2 2SOSO4 4濃濃度在一定范圍度在一定范圍鉛蓄電池鉛蓄電池三、銀鋅電池三、銀鋅電池

24、(-)Zn|KOH(aq)|Ag(-)Zn|KOH(aq)|Ag2 2O O、C (+)C (+)負(fù)極：負(fù)極：Zn+2OHZn+2OH- - -2e -2e- -=ZnO+H=ZnO+H2 2O O正極正極: Ag: Ag2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e- -=2Ag+2OH=2Ag+2OH- -總反應(yīng)總反應(yīng): Ag: Ag2 2O+Zn 2Ag+ZnOO+Zn 2Ag+ZnO可充電的銀鋅電池可充電的銀鋅電池2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Ag Ag2 2O+Zn+HO+Zn+H2 2O O放電放電充電充電四、鋰電池：四、鋰電池：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高能、質(zhì)輕、電壓高、工高能、

25、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高和儲(chǔ)存時(shí)間長。作效率高和儲(chǔ)存時(shí)間長。用途：用途：電腦、照相機(jī)、手表、心電腦、照相機(jī)、手表、心臟起搏器、手機(jī)，以及火箭、導(dǎo)臟起搏器、手機(jī)，以及火箭、導(dǎo)彈的動(dòng)力電源。彈的動(dòng)力電源。負(fù)極負(fù)極( (鋰鋰):8Li-8e-=8Li):8Li-8e-=8Li+ + 正極正極(C):3SOCl(C):3SOCl2 2+8e+8e- -=SO=SO3 32-2-+2S+6Cl+2S+6Cl- - 8Li+3SOCl 8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S電解質(zhì)為：四氯化鋁鋰電解質(zhì)為：四氯化鋁鋰(LiAlCl(LiAlCl4 4) )

26、溶解在亞硫酸氯溶解在亞硫酸氯(SOCl(SOCl2 2) )中組成中組成. .五、新型電池五、新型電池: 氫氧燃料、甲烷燃料電池氫氧燃料、甲烷燃料電池.負(fù)極：負(fù)極：2H2H2 2 - 4e - 4e- - = 4H = 4H+ +正極：正極：O O2 2 + 4H + 4H+ + + 4e + 4e- - = 2H = 2H2 2O O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O資料資料13913914 14 14314315 15 1441441818優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高、優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高、 不污染環(huán)境。不污染環(huán)境。電解質(zhì)電解質(zhì): :稀硫酸稀硫酸負(fù)極負(fù)極: 2H: 2H

27、2 2+4OH+4OH- -4e-4e- - =4H=4H2 2O O正極正極: : O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- - =4OH=4OH總反應(yīng)總反應(yīng): 2H: 2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O負(fù)極負(fù)極: CH: CH4 4+10OH+10OH- -8e-8e- -=CO=CO3 32-2-+7H+7H2 2O O正極正極: 2O: 2O2 2+4H+4H2 2O+8eO+8e- -=8OH=8OH- -總反應(yīng)總反應(yīng): CH: CH4 4+2O+2O2 2+2KOH=K+2KOH=K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O若氫氧燃料電池的電解質(zhì)為若氫氧燃料

28、電池的電解質(zhì)為KOH,KOH,則電極反應(yīng)為則電極反應(yīng)為: :甲烷燃料電池甲烷燃料電池: : 該電池用金屬鉑插入該電池用金屬鉑插入KOHKOH溶液溶液中作電極中作電極, ,在兩極上分別通甲烷和氧氣在兩極上分別通甲烷和氧氣. . 作為一個(gè)電池的消費(fèi)者，你希望使用怎樣的作為一個(gè)電池的消費(fèi)者，你希望使用怎樣的電池？假如你是一個(gè)電池的研究生產(chǎn)者，你應(yīng)該電池？假如你是一個(gè)電池的研究生產(chǎn)者，你應(yīng)該開發(fā)生產(chǎn)怎樣的電池？開發(fā)生產(chǎn)怎樣的電池？ 燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)

29、能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%80%，約為火力發(fā)電的，約為火力發(fā)電的2 2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于1919世紀(jì)世紀(jì)3030年代末，經(jīng)年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到上世紀(jì)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到上世紀(jì)6060年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的大致情況如下：第一代燃料電池的大致情況如下： 大有發(fā)展前景的燃料電

30、池大有發(fā)展前景的燃料電池 可用兩個(gè)多孔石墨電極（分別含有不同的催化劑）可用兩個(gè)多孔石墨電極（分別含有不同的催化劑）插入作為電解質(zhì)的插入作為電解質(zhì)的30%30%的的KOHKOH水溶液中，氧氣和水溶液中，氧氣和 氫氣氫氣分別不斷通入正極和負(fù)極并不斷被消耗。兩極發(fā)生分別不斷通入正極和負(fù)極并不斷被消耗。兩極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)：的電化學(xué)反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極:2H:2H2 2+4OH+4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O, O, 正極正極:O:O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -總反應(yīng)為總反應(yīng)為:2H:2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O 該類型的燃該類型

31、的燃料電池曾在料電池曾在19671967年首次被用作阿年首次被用作阿波羅宇宙飛船的波羅宇宙飛船的電源。電源。燃料電池燃料電池負(fù)極負(fù)極正極正極負(fù)極負(fù)極 正極正極負(fù)極負(fù)極正極正極2H2 - 4e- = 4H+O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+O2 + 4H+ 4e-= 4H2O2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-中性中性酸性酸性堿性堿性介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2H2 2 +O +O= 2H= 2H2 2O O電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2H2 2 + + = 2H= 2H2 2O O 負(fù)極負(fù)極正極正極負(fù)極

32、負(fù)極 正極正極2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ + O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O 2H2H2 2-4e-4e- -+2O+2O2 2=2H=2H2 2O O O O2 2+4e+4e- -=2O=2O2 2 固體燃料電池固體燃料電池不同介質(zhì)不同介質(zhì)作為地球村的一員，無論是電池的研究者，生產(chǎn)商，還是消費(fèi)者，我們都應(yīng)承擔(dān)什么義務(wù)？綠色電池種種綠色電池種種 迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已投入使用的高性能、無污染電池。開發(fā)和已投入使用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳金屬氫化物鎳電池電池與鎘鎳

33、電池有相同的工作電壓與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12(12伏伏) )，但由于采用了，但由于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金儲(chǔ)氫材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，取代了合金儲(chǔ)氫材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其成為一種綠色環(huán)保電池。致癌物質(zhì)鎘，使其成為一種綠色環(huán)保電池。 鋰離子蓄電鋰離子蓄電池池系由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作正極和有機(jī)電解質(zhì)系由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為構(gòu)成，其工作電壓為3636伏，因此一個(gè)鋰離子電池相當(dāng)三個(gè)伏，因此一個(gè)鋰離子電池相當(dāng)三個(gè)鎘鎳或金屬氫化物鎳電池。鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A錳電池可充電堿錳電池是在堿性鋅錳是在堿

34、性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池的電流放電特性，而且能充型添加劑，不僅保持了原電池的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。電使用幾十次至幾百次。太陽能電池太陽能電池利用利用PNPN結(jié)的光電效結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能，滿足用戶需要。這種發(fā)應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能，滿足用戶需要。這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無噪聲、運(yùn)行簡單可靠、減少電具有無需燃料、無污染、無噪聲、運(yùn)行簡單可靠、減少維護(hù)、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，已被空間和無常規(guī)能源的地域維護(hù)、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，已被空間和無常規(guī)能源

35、的地域廣泛采用。廣泛采用。BCBC 一種新型燃料電池一種新型燃料電池, ,以鎳板為電極插入以鎳板為電極插入KOHKOH溶溶液中液中, ,分別向兩極通入乙烷和氧氣分別向兩極通入乙烷和氧氣, ,電極反應(yīng)為電極反應(yīng)為: : C C2 2H H6 6+18OH+18OH- -14e-=2CO-14e-=2CO3 32-2-+12H+12H2 2O; O; 7H 7H2 2O+ OO+ O2 2+14e-=14OH+14e-=14OH- -. .有關(guān)此電池的推斷正確的是有關(guān)此電池的推斷正確的是( )( ) A. A.通氧氣的電極為負(fù)極通氧氣的電極為負(fù)極, ,通乙烷的電極為正極通乙烷的電極為正極. . B

36、. B.參加反應(yīng)的氧氣與乙烷的物質(zhì)的量之比參加反應(yīng)的氧氣與乙烷的物質(zhì)的量之比:7:2:7:2 C. C.放電一定時(shí)間后放電一定時(shí)間后KOHKOH的物質(zhì)的量濃度將下降的物質(zhì)的量濃度將下降 D.D.在電解質(zhì)溶液中在電解質(zhì)溶液中COCO3 32-2-離子向正極移動(dòng)離子向正極移動(dòng). .1 12 21 12 2練一練：練一練：氫鎳電池是近年來開發(fā)出來的可充電電氫鎳電池是近年來開發(fā)出來的可充電電池池, ,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池. .氫鎳電氫鎳電池總反應(yīng)是池總反應(yīng)是 H H2 2+NiO(OH) Ni(OH)+NiO(OH) Ni(OH)2 2. .根據(jù)反應(yīng)式判斷根

37、據(jù)反應(yīng)式判斷, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )A.A.電池放電時(shí)電池放電時(shí), ,電池負(fù)極周圍溶液的電池負(fù)極周圍溶液的PHPH不斷增大不斷增大. .B.B.電池放電時(shí)電池放電時(shí), ,鎳元素被氧化鎳元素被氧化. .C.C.電池充電時(shí)電池充電時(shí). .氫元素被還原氫元素被還原. .D.D.電池放電時(shí)電池放電時(shí)H H2 2是負(fù)極是負(fù)極. .放電放電充電充電CDCD 有人設(shè)計(jì)以鉑和鋅為電極材料，埋入人體有人設(shè)計(jì)以鉑和鋅為電極材料，埋入人體內(nèi)作某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依內(nèi)作某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體內(nèi)血液中有一定濃度的靠人體內(nèi)血液中有一定濃度的O O2 2和和H H

38、2 2O O進(jìn)行工作，進(jìn)行工作，其正極材料是其正極材料是 ，電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ，負(fù)極材料是負(fù)極材料是 , ,電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為 。PtPtO O2 2 + 2H+ 2H2 2O + 4eO + 4e- - = 4OH= 4OH- -ZnZnZn - 2eZn - 2e- - = Zn= Zn2+2+ 我國首創(chuàng)的以鋁我國首創(chuàng)的以鋁空氣空氣海水電池為能源海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的O O2 2使使AlAl不不斷氧化而源源產(chǎn)生電流斷氧化而源源產(chǎn)生電流. .只

39、要把燈放入海水中只要把燈放入海水中, ,數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光, ,其能量比干電池其能量比干電池高高20205050倍倍. .試推測此種新型電池可能的基本結(jié)試推測此種新型電池可能的基本結(jié)構(gòu)構(gòu): :負(fù)極是負(fù)極是 , ,電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為 ; ;正極是正極是 , ,電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為 . .AlAl4Al-12e4Al-12e- -=4Al=4Al3+3+3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- -=12OH=12OH- -O O2 2 聳立于美國紐約港外的一個(gè)海島上，一座聳立于美國紐約港外的一個(gè)海島上，一座1515層樓高的層樓高的自由女神，

40、歷來被認(rèn)為是美國的象征。然而，經(jīng)過近百自由女神，歷來被認(rèn)為是美國的象征。然而，經(jīng)過近百年的風(fēng)風(fēng)雨雨，她和人一樣，已經(jīng)生病了。年的風(fēng)風(fēng)雨雨，她和人一樣，已經(jīng)生病了。 她究竟患了什么疾病呢？最近，美、法兩國組織了一她究竟患了什么疾病呢？最近，美、法兩國組織了一個(gè)調(diào)查小組，對(duì)她進(jìn)行了全面體檢，結(jié)果，大吃了一驚個(gè)調(diào)查小組，對(duì)她進(jìn)行了全面體檢，結(jié)果，大吃了一驚 。原來，他們發(fā)現(xiàn)，自由女神近百年來一直受著一種疾。原來，他們發(fā)現(xiàn)，自由女神近百年來一直受著一種疾病的折磨，那就是病的折磨，那就是電化學(xué)電化學(xué)腐蝕。自由女神的外殼材料是腐蝕。自由女神的外殼材料是銅，而支撐整個(gè)雕塑的內(nèi)支架卻是鐵，在它們之間被浸銅，而

41、支撐整個(gè)雕塑的內(nèi)支架卻是鐵，在它們之間被浸透油的毛毯隔開。時(shí)間長了，毛毯失去了隔離作用，大透油的毛毯隔開。時(shí)間長了，毛毯失去了隔離作用，大西洋潮濕的帶著鹽分的空氣不斷地向自由女神進(jìn)攻西洋潮濕的帶著鹽分的空氣不斷地向自由女神進(jìn)攻, , 無無數(shù)的原電池便在自由女神的身上形成，這種原電池以鐵數(shù)的原電池便在自由女神的身上形成，這種原電池以鐵為負(fù)極，銅為正極；夾帶著含有鹽份的濕空氣正好在兩為負(fù)極，銅為正極；夾帶著含有鹽份的濕空氣正好在兩極之間起電解質(zhì)溶液的作用。極之間起電解質(zhì)溶液的作用。 請(qǐng)問：你有什么方法可以阻止這種現(xiàn)象的繼續(xù)發(fā)生？請(qǐng)問：你有什么方法可以阻止這種現(xiàn)象的繼續(xù)發(fā)生？ 一、金屬的腐蝕一、金屬

42、的腐蝕1 1、合金或金屬與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行、合金或金屬與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程2 2、金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)：都是金屬原子失去電子被、金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)：都是金屬原子失去電子被氧化的過程氧化的過程 M - neM - ne- - = M= Mn+n+3 3、金屬腐蝕的分類、金屬腐蝕的分類 化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕：金屬與接觸到的物質(zhì)金屬與接觸到的物質(zhì)(O(O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2) )直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的腐蝕直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的腐蝕 電化腐蝕：電化腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)接觸，發(fā)生原電不純的金屬跟電解質(zhì)接觸

43、，發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬被氧化損耗的腐蝕。包括：池反應(yīng)，較活潑的金屬被氧化損耗的腐蝕。包括：析氫腐蝕析氫腐蝕( (酸性較強(qiáng)環(huán)境酸性較強(qiáng)環(huán)境) )；吸氧腐蝕吸氧腐蝕( (酸性較弱酸性較弱或中性環(huán)境或中性環(huán)境) )化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件 本質(zhì)本質(zhì)相互相互關(guān)系關(guān)系金屬與非電解質(zhì)或有金屬與非電解質(zhì)或有腐蝕性氣體直接接觸腐蝕性氣體直接接觸（O O2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等）等）不純金屬或合金與不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象現(xiàn)象無電流無電流微弱的電流微弱的電流金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金

44、屬被氧化金屬失去電子被氧化的過程，兩者同時(shí)金屬失去電子被氧化的過程，兩者同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍FeFe2+2+O2 OH-CFeFe2e- 吸氧腐蝕吸氧腐蝕FeFe2+2+ H+ H2 CFeFe2e-析氫腐蝕析氫腐蝕酸性環(huán)境酸性環(huán)境微酸性或微酸性或中性環(huán)境中性環(huán)境電化腐蝕之析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較電化腐蝕之析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕電壓電壓 條件條件速率速率正極正極負(fù)極負(fù)極溶液溶液 0.204V 0.204V1.433V1.433V 水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 2H 2H+ +2e+2e- -=

45、H=H2 2O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- - Fe-2e-=Fe Fe-2e-=Fe2+2+ Fe Fe2+2+ 2OH+ 2OH- - =Fe(OH) =Fe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2 +O +O2 2 + 2H + 2H2 2O = 4Fe(OH)O = 4Fe(OH)3 3 2Fe(OH)2Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3nHnH2 2O O較快較快較慢較慢銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？你能否讓你能否讓“刀不用不生銹刀不用不生銹”？白口鐵白口鐵( (鍍鋅鐵鍍鋅鐵) )與馬口

46、鐵與馬口鐵( (鍍錫鐵鍍錫鐵) )誰耐用誰耐用? ?為什么銅與鋁線不能擰在一起接線路？為什么銅與鋁線不能擰在一起接線路？為什么在船只吃水線以下常有一空間貯有為什么在船只吃水線以下常有一空間貯有Zn?Zn? 如圖如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：置數(shù)天觀察：若試管內(nèi)液面上升，則溶液呈若試管內(nèi)液面上升，則溶液呈 性性, ,發(fā)生發(fā)生 腐蝕腐蝕, ,寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式負(fù)極負(fù)極： 正極正極 ; ;若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐腐蝕，寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式：蝕，寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式：負(fù)極負(fù)極 . . 正極正極 。中性

47、或微酸性中性或微酸性 吸氧吸氧FeFe2e2e- -FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH酸性酸性析氫析氫FeFe2e2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -H H2 2 甲甲乙乙 為了研究電解質(zhì)溶液對(duì)金屬腐蝕的影響為了研究電解質(zhì)溶液對(duì)金屬腐蝕的影響, ,設(shè)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)計(jì)如下實(shí)驗(yàn), ,金屬為鐵釘金屬為鐵釘, ,甲試管中為甲試管中為NaClNaCl溶液溶液, ,乙試管中為乙試管中為NHNH4 4ClCl溶液溶液. . 數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是數(shù)天后觀察到的現(xiàn)象是 . . 甲中正極反應(yīng)為甲中正極反應(yīng)為 . . 乙中正極反應(yīng)為乙中正極反應(yīng)為 .

48、. 試管中殘留氣體的平均試管中殘留氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化為相對(duì)分子質(zhì)量的變化為甲甲 乙乙 . .左升右降左升右降O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2變小變小變小變小二、金屬腐蝕的快慢二、金屬腐蝕的快慢1 1、電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐、電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕2 2、同種金屬的腐蝕、同種金屬的腐蝕相同條件之下，比較電相同條件之下，比較電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，金屬越解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，金屬越容易被腐蝕容易被腐蝕3 3、空氣中、空氣中O O2 2的濃度越大的濃度越大, ,越易腐蝕越易腐蝕活潑性相差越大，越容易被腐蝕活潑性相差越大，越容易被腐蝕 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng), ,越容易