(优选)原电池原理及应用
外电路电e子- 定向移动
- + I Zn2+ SO42 -
Zn Cu Zn2+ H+
eeee-
内电路离子定向移动
电子流动方向 e-
Zn 电流流动方向 Cu
1、原电池的反应原 自发进行的氧化还
理
原反应
化学能转化为电能
2、原电池电极的判断
负极—相对活泼-失电子-电子流出-发生氧 化反应
正极—相对不活泼-得电子-电子流入-发生 还原反应
钮扣电池:不锈钢制成一个由正 极壳和负极盖组成的小圆盒,盒 内靠正极一端填充由Ag2O和少量 石墨组成的正极活性材料,负极 盖一端填充锌汞合金作负极活性 材料,电解质溶液为浓KOH溶液, 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO,
3、银-锌电池
负极:Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极:Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH总反应: Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag
金属腐蚀及防护
1、 金属腐蚀:是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学
反应(氧化—还原)而腐蚀损耗的过程。
2、
金属腐蚀的本质:金属原子
失e氧化反应
金属阳离子
化学腐蚀
3、 金属腐蚀的类型
析氢腐蚀
电化腐蚀
(常见普遍) 吸氧腐蚀
钢铁的腐蚀 钢铁表面形成的微小原电池示意图
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
(优选)原电池原理及应用
构成原电池条件
①电解质溶液 ②活泼性不同的两电极 ③形成闭合回路
问题2:有电流说明有 电能产生, 电能是怎样 转化来的?
例1、Zn、 Cu作两极,稀硫酸作电解质溶液的 原电池中:①Cu作__正__极, ② Zn作__负__极
电极反应式是:负极_Z_n_-_2_e_-=__Zn_2_+_, 正极__2_H_+_+_2_e_-_=_H_2_↑_, 总反应式是 _____Z_n _+_H_2S_O_4=_Z_n_S_O_4+_H_2_↑ ________
3.电化学保护法 ——牺牲阳极的阴极保护法 原理 : 形成原电池反应时,让被保护金属做正极,不反
应,起到保护作用;极保护法示意图
练习:下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度
的稀硫酸中,锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序D
是
A ③④②①
B ②③①④
C ④②①③
D ③②①④
小结
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条
水膜呈酸性。
件 CO2+H2O H2CO3
H++HCO
-
3
水膜呈中性或酸性很弱。
电 负极Fe(- )
极 反
正极C(+)
应 总反应:
Fe-2e=Fe2+ 2H++2e=H2↑ Fe+2H+=Fe2+↑
2Fe-4e=2Fe2+
O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
4煤拓展创新、氢气新电氧池型燃/海燃料水料电-空电池气池电(池氢)氧燃料电池/甲烷电池/
电极: Pt制作的惰性电极 电解质溶液: KOH溶液 负极: 2H2 - 4e- + 4OH- =4H2O 正极: O2 + 2H2O + 4e- =4OH总反应:2H2+ O2=2H2O
思考: 若为酸性介质,试写出电极反应式?
Fe2O3 ·nH2O (铁锈)
联 系
通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。
钢铁腐蚀的防护:
⒈ 改变金属的内部组织结构:如将Cr、Ni等金属加进钢 里制成合金钢。
例6: 2000年5月,保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港 币购回在火烧圆明园时流失的国宝:铜铸的牛首、猴 首和虎首,普通铜器时间稍久容易出现铜绿,其主要 成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈,下列对起原因的分 析,最可能的是 ( D )
动,K+向铜盐方向移动, 使Zn盐和Cu盐溶液一直 保持电中性,从而使电 子不断从Zn极流向Cu 极。这样可以大大提高 电池效率。
这种装置能将化学能 转变为电能,称为原电 池(Primary Cell)
小结
原电池电极反应式的书写注意事项: (1) 找出两极放电的物质,负氧正还。 (2)要注意溶液的酸碱性,适当的在 电极方程式两边添加H+、OH—、H2O, 以遵循电荷守恒和质量守恒。(3)要 注意电极反应产物是否与电解质溶液发 生反应。
原电池应用
常用电池的电极反应和电池总反应式书写
1、锌-锰干电池(酸性)
负极(锌筒) :Zn-2e-=Zn 2+ 正极(石墨) : 2NH4+ +2e-= 2NH3↑+ 2H2↑
总反应:Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+2H2↑
2、铅蓄电池
负极Pb:Pb+ SO42- -2e- = PbSO4 正极PbO2:PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O 总反应:
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
负极:2H2 - 4e- = 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O
5、海水电池(电解质溶液为海水)
负极:4Al-12e—=4Al3+, 正极:3O2+6H2O+12e—=12OH— 总反应:4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
6、锂电池(非水有机溶剂电解液)
负极:2Li-2e—=2Li+,正极:I2+2e—=2I—, 总反应:2Li+I2=2LiI 跟相同质量的其它金属作负极相比,使用寿命延长, 高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。
A. 它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金; B. 环境污染日趋严重,它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去; C. 铜的金属活动性比氢小,因此不宜被氧化; D. 它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金;
2.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.离子移动方向:阳离子 正极,阴离子 负极
知识拓展:
原电池是由两个半电池组成的;半电池 包括电极材料和电解质溶液,两个隔离的 半电池通过盐桥连接起来。半电池中的反 应就是半反应即电极反应。所以半电池又 叫电极。
• 盐桥:在U型管中装 满用饱和KCl溶液和 琼脂做成的冻胶。
盐桥的作用: 使Cl-向锌盐方向移