化學(xué)反應(yīng)與電能

1、化學(xué)反應(yīng)與電能,原電池原理及其應(yīng)用知識體系,原電池原理,構(gòu)成原電池條件,原電池應(yīng)用,金屬的腐蝕及其防護,定向移動方向：電子、離子,原電池,“負(fù)極出電子，電子回正極”,必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電解池,必發(fā)生得電子的還原反應(yīng),必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),,,1、原電池的反應(yīng)原理,2、電極反應(yīng) 式的書寫,,找出兩極放電的物質(zhì),,分析放電后的產(chǎn)物是否與溶液中的溶質(zhì)反應(yīng),3、原電池電 極的判斷,,負(fù)極--失電子發(fā)生氧化

2、 反應(yīng)的電極,正極—得電子發(fā)生還原 反應(yīng)的電極,發(fā)生氧化還原反應(yīng),原電池原理,電子流出,電子流入,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,構(gòu)成原電池條件,①有電解質(zhì)溶液②有活性不同的兩極③有閉合回路,例1、Cu、Fe作兩極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：①Cu作____極, ②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________ 正極_____________總反應(yīng)式是____________

3、_______________如將稀硫酸改為濃硝酸則：①Cu作____極, ②Fe作____極電極反應(yīng)式是：負(fù)極____________ 正極_____________________總反應(yīng)式是_______________________________,Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O,正,負(fù),Fe-2e-=Fe2+,2H++2e-=H2↑,Fe+H2SO4=FeSO

4、4+H2↑,負(fù),正,Cu-2e-=Cu2+,2NO3-+4H++2e-==2NO2 +2H2O,常見電池和新型電池示例,原電池應(yīng)用,負(fù)極（鋅筒） ：Zn-2e-=Zn 2+,正極（石墨） ： 2NH4+ +2e-= 2NH3↑+ 2H2↑,總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+2H2↑,1、鋅-錳干電池,常用電池的電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)式書寫,2NH4++2MnO2 + 2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2O,Zn+2NH4+

5、+2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O,2、鉛蓄電池,負(fù)極Pb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4,正極PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O,總反應(yīng)：,例2：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( )

6、 A．放電時，F(xiàn)e是負(fù)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(fù)極是較活潑的金屬，A正確。放電時，F(xiàn)e是原電池的負(fù)極，F(xiàn)e失電子被氧化成Fe2+離子。由于負(fù)極—

7、—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(fù)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(fù)極應(yīng)與蓄電池的負(fù)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。,鈕扣電池：不銹鋼制成一個由正極殼和負(fù)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(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃KOH溶液，已知電池內(nèi)Zn的

8、氧化產(chǎn)物為ZnO，,3、銀-鋅電池,負(fù)極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O,正極：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH-,總反應(yīng)： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag,4、燃料電池,負(fù)極H2：2H2+4OH- -4e- =4H2O,正極O2：O2+2H2O +4e- =4OH-,總反應(yīng)： O2+2H2 =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，

9、并在電極表面放電。,例3：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(fù)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(fù)極反應(yīng)可表示為____________ ___

10、_____。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,4、氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式： ，此時電池內(nèi)總的反應(yīng)式 ：

11、 。,,CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,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(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式： CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③負(fù)極上是

12、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.①② B.①③ C.①④ D.③④,A,5、(99理綜)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?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,

13、完成有關(guān)的電池反應(yīng)式: 負(fù)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- =4CO2,2CO+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：

14、2CO+O2==2CO2。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)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- 。,5、海水電池（電解質(zhì)溶液為海水）,負(fù)極：4Al-12e—=4Al3+，正極：3O2+6H2O+12e—=12OH—總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,6、鋰電池（非水有機溶劑電解液）,負(fù)極：2Li-2e—=2Li+，正極：I2+2e—=2I—，總反應(yīng)：2L

15、i+I2=2LiI,跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)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。,（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(fù)極：2Fe - 4e-===2 Fe2+，正極：O2+2H2O +4e- =4OH-，總反應(yīng)方程式是：4 Fe+3O2+6H2O=

16、== 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。,原電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項：（1）負(fù)氧正還。（2）要注意溶液的酸堿性

17、，適當(dāng)?shù)脑陔姌O方程式兩邊添加H+、OH—、H2O，以遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒。（3）要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。,小結(jié),⑴化學(xué)腐蝕與電化腐蝕,金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程，即為金屬的腐蝕。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。,金屬的腐蝕及其防護,⑵析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）,O2+2H2O+4e- =4OH—,2H++2e- =H2↑,Fe+2H

18、+=Fe2++H2↑,2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,Fe - 2e— = Fe2+,（3）金屬防護的幾種重要方法 ①改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。 ②在金屬表面覆蓋保護層。 ③電化學(xué)保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解 池的陰極而受到保護。,在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕