化學(xué)能與電能

化學(xué)能與電能第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷下列幾個學(xué)生設(shè)計的裝置，能形成原電池的是？第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月寫出下列原電池的電極反應(yīng)、總反應(yīng)1、Cu—Fe與稀硫酸2、Zn—石墨與稀硫酸3、Fe—Ａl與稀硫酸4、Cu—Zn與CuCl2溶液5、Fe—Zn與一個西紅柿6、Cu—石墨與FeCl3溶液7、Fe—Zn與CuCl2溶液第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、發(fā)展中的化學(xué)電源1.干電池鋅錳干電池：屬于一次性電池，其負極反應(yīng)為正極反應(yīng)為2NH4++2e-2NH3+H2廣泛用于卡式錄音機、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機等。ZnZn2++2e-第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.充電電池：充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。

鉛蓄電池：最早使用的充電電池，它是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極板是海綿狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中。第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月鉛蓄電池電極反應(yīng)：負極：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝

PbSO4+2H2O

鉛蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

鎳鎘充電電池：它是一種體積少，具有殘留性記憶的充電電池，可重復(fù)使用500次以上。它以Cd為負極，NiO(OH)為正極，KOH為電解液。廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等，但有毒。鋰離子電池：它是新一代可充電的綠色電池現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機等低功耗電器的主流。負極：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2

正極2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-鎳氫電池充電電池

負極：H2+2OH--2e-=2H2O

第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月燃料電池：它是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。燃料電池由3個主要部分組成：燃料電極（負極）；電解液；空氣／氧氣電極（正極）。3、燃料電池氫氧燃料電池的工作原理是：負極氫氣被氧化失去電子，或稱“燃燒掉了”。這些負電子流到電池的正極，同時，余下的氫離子通過電解液被送到正極。在正極，與氧氣發(fā)生反應(yīng)并從正極吸收電子。這一反應(yīng)的產(chǎn)品是電流、熱量和水。第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月負極H2：2H2-4e-=4H+正極O2：O2+2H2O

+4e-=4OH-總反應(yīng)：2H2+

O2

=2H2O氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負極反應(yīng)可表示為2H2-4e-=4H+

，則其正極反應(yīng)式為______________

_。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，則其負極反應(yīng)可表示為____________

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-【知識拓展】第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應(yīng)：負極：CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O正極：2O2+4H2O+8e-＝8OH-總反應(yīng)：

CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，盒內(nèi)靠正極一端填充由Ag2O和少量石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金作負極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的氧化產(chǎn)物為ZnO，銀-鋅鈕扣電池負極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-總反應(yīng)：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag4、其它電池第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁-空氣-海水電池負極：4Al-12e—=4Al3+，正極：3O2+6H2O+12e—=12OH—總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3鋰電池（非水有機溶劑電解液）負極：2Li-2e—=2Li+，正極：I2+2e—=2I—，總反應(yīng)：2Li+I2=2LiI跟相同質(zhì)量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）利用鐵被氧氣氧化時放熱反應(yīng)所放出的熱量。（2）碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化。氯化鈉溶于水，形成了電解質(zhì)溶液。（3）負極：2Fe-4e-===2Fe2+，正極：O2+2H2O+4e-=4OH-，總反應(yīng)方程式是：4Fe+3O2+6H2O===4Fe(OH)3

市場上出售的“熱敷袋”其主要成分是鐵屑、碳粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋啟用之前用塑料袋密封使其與空氣隔絕，啟用時，打開塑料袋輕輕揉搓就會放出熱量，使用完后，會發(fā)現(xiàn)有大量的鐵銹存在，請回答下列問題：（1）熱敷袋使用時，為什么會放出熱量？（2）碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？（3）試寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月蓄電池在放電時起原電池的作用，在充電時起電解池的作用。下面是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時發(fā)生的反應(yīng)：下列有關(guān)愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是() A．放電時，F(xiàn)e是負極，NiO2是正極 B．蓄電池的電極可以浸入某中酸性電解質(zhì)溶液中 C．充電時，陰極上的電極反應(yīng)為： D．放電時，電解質(zhì)溶液中的陰離子向正極方向移動

解析：蓄電池放電時起原電池作用，原電池的負極是較活潑的金屬，A正確。放電時，F(xiàn)e是原電池的負極，F(xiàn)e失電子被氧化成Fe2+離子。由于負極——Fe的附近聚集較多的Fe2+離子，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負極移動，D不正確。充電時蓄電池起電解池作用，充電時電源的負極應(yīng)與蓄電池的負極（Fe，此時作為電解池的陰極）相連接，發(fā)生還原反應(yīng)。C正確。反應(yīng)是在堿性溶液中進行的，B不正確。答案：B、D。

第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是（）①每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-②負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式：

CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-④電池放電后，溶液PH不斷升高A.①②B.①③C.①④D.③④A第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽極燃氣,空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣,制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:

負極反應(yīng)式:

,

正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e=2CO32-

總電池反應(yīng)式:.2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2解析：作為燃料電池，總的效果就是把燃料進行燃燒。本題中CO為還原劑，空氣中O2為氧化劑，電池總反應(yīng)式為：2CO+O2==2CO2。用總反應(yīng)式減去電池負極（即題目指的陽極）反應(yīng)式，就可得到電池正極（即題目指的陰極）反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-==2CO32-

。

第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月原電池原理的應(yīng)用：１)利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；２)改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；３)進行金屬活動性強弱比較；４)電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護。如在鐵器表面鍍鋅。第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬腐蝕包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬或合金因發(fā)生原電池反應(yīng)所引起的腐蝕。金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕主要包括吸氧腐蝕和析氫腐蝕第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月吸氧腐蝕與析氫腐蝕（以鋼鐵為例）類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件正極反應(yīng)(C)負極反應(yīng)(Fe)其他反應(yīng)水膜呈弱酸性或中性O(shè)2+2H2O+4e-=4OH-Fe-2e-=Fe2+水膜呈酸性2H++2e-=H2↑Fe-2e-=Fe2+Fe2++2OH-=Fe(