原电池原理课件

浙江省温州中学浙江省温州中学 温州中学 陈欲晓原电池原理原电池原理原原电池形成的实质：电池形成的实质：氧化还原反应分开在氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失去两极进行，还原剂所失去的电子通过导线转移给氧的电子通过导线转移给氧化剂。化剂。Zn+2H+=Zn2+H2氧化反应氧化反应还原反应还原反应实验探究一实验探究一:原电池的电极材料原电池的电极材料负极负极：较活泼的金属：较活泼的金属正极正极：较不活泼的金属、石墨等导体：较不活泼的金属、石墨等导体实验用品：实验用品：Zn片、片、Fe片、片、石墨、电线、电流计、石墨、电线、电流计、稀硫酸稀硫酸结论一：结论一：定向移动方向定向移动方向：电子、离子电子、离子原电池原电池“负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极”必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应电解池电解池必发生必发生得电子得电子的的还原反应还原反应必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应盐电池实验探究二：形成原电池的条件实验探究二：形成原电池的条件结论二、两极之间充入电解液结论二、两极之间充入电解液试一试：试一试：若能形成原电池，请你写若能形成原电池，请你写出出总的离子方程式及两电极反应式总的离子方程式及两电极反应式。(aq)实验探究三：形成原电池的条件实验探究三：形成原电池的条件结论三：形成闭合回路。结论三：形成闭合回路。原电池的判断原电池的判断H2SO4CuSO4FeCl3CH3CH2OHFeCCFeFeCuZnNa2SO4CFe(1)(2)(3)(4)(5)Cu铁的吸氧腐蚀铁的吸氧腐蚀（-）Fe-2e=FeFe-2e=Fe2+2+（+）2H2H2 2O+OO+O2 2+4e=4OH+4e=4OH-吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：金属腐蚀金属腐蚀FeFe2+2+2 OH+2 OH-=4Fe=4Fe（OHOH）2 24Fe4Fe（OHOH）2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4FeO=4Fe（OHOH）3 3FeFe（OHOH）3 3-Fe-Fe2 2O O3 3nH2OnH2O（铁红）（铁红）析氢腐蚀：析氢腐蚀：（-）Fe-2e=FeFe-2e=Fe2+2+（+）2H2H+2e=H+2e=H2 2几种原电池几种原电池1铅蓄电池铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O对应写出正、负对应写出正、负极反应方程式。极反应方程式。几种常见新型原电池几种常见新型原电池A A电池放电时，电池负极周围溶液的电池放电时，电池负极周围溶液的pHpH不断不断 增大增大B B电池放电时，镍元素被氧化电池放电时，镍元素被氧化C C电池充电时，氢元素被还原电池充电时，氢元素被还原D D电池放电时，电池放电时，H H2 2是负极是负极2 2、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式池的总反应式H H2 2+2NiO(OH)=+2NiO(OH)=2Ni(OH)2Ni(OH)2 2 。根。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是：据此反应式判断，下列叙述中正确的是：2.2.燃料电池燃料电池新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂属板，负极是通入还原剂(H(H2 2)的一方，正极的一方，正极是通入氧化剂是通入氧化剂(O(O2 2)的一方。的一方。如：氢氧燃料电池，电解质溶液为如：氢氧燃料电池，电解质溶液为30%30%的氢氧的氢氧化钾溶液化钾溶液,请写出电极方程式请写出电极方程式,并判断并判断PHPH值的值的变化变化.氢氧燃料电池，电解质溶液为硫酸溶液氢氧燃料电池，电解质溶液为硫酸溶液,请请写出电极方程式写出电极方程式,并判断并判断PHPH值的变化值的变化.如换成甲烷和氧气,电解质为稀硫酸,请写出对应的电极方程式.如换成甲烷和氧气,电解质为氢氧化钠溶液,请写出对应的电极方程式.2 2、电极名称：、电极名称：原电池原电池相对活泼的电极为相对活泼的电极为负极负极相对不活泼的电极为相对不活泼的电极为正极正极电解池电解池与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极3 3、电子流动方向、电子流动方向构成的一般条件：构成的一般条件：原电池原电池原电池原电池电解池电解池电解池电解池电电电电极极极极电电电电解解解解质质质质两个活性不同的电极两个活性不同的电极电解质溶液或电解质溶液或熔融的熔融的电解质电解质形成完整的闭合回路形成完整的闭合回路外接直流电源外接直流电源形成完形成完整的闭合回路整的闭合回路电解质溶液或熔融的电解质溶液或熔融的电解质电解质两个电极两个电极(阳极接电源阳极接电源 正极正极,阴极接电源负极阴极接电源负极)放电顺序：放电顺序：阴离子：阴离子：(金属金属)S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-阳离子：阳离子：按金属活动顺序表倒序按金属活动顺序表倒序电解食盐水电解食盐水阳极阳极2Cl-2e=Cl2阴极阴极2H+2e=H2总反应总反应2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2电解电解食盐水电解食盐水反应：反应：(2)、离子交换膜法制烧碱、生产设备生产设备：离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽阳极材料阳极材料：金属钛网，为延长电极使用寿命和提金属钛网，为延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层层 阴极材料阴极材料：碳钢网，上面涂有镍涂层碳钢网，上面涂有镍涂层阳离子交换膜阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室将电解槽隔成阴极室和阳极室、隔膜的作用隔膜的作用：p57、食盐水的净化食盐水的净化：含含CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe3+3+、SOSO4 42-2-等等阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是只允许是只允许NaNa+通过，而通过，而ClCl-、OHOH-和和气体则不能通过。气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的这样既能防止阴极产生的H H2 2和阳极产生的和阳极产生的ClCl2 2相混相混合而引起爆炸，又能避免合而引起爆炸，又能避免ClCl2 2和和NaOHNaOH溶液作用生溶液作用生成成NaClONaClO而影响烧碱的质量。而影响烧碱的质量。粗盐水（粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量过量BaCl2Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+过量过量Na2CO3Ca2+、Ba2+、CO32-过量过量NaOHOH-、CO32-加加HCl调节调节PH少量少量Ca2+、Mg2+阳离子交换塔阳离子交换塔精制盐水精制盐水、分离碱液：分离碱液：NaOHNaCl加热蒸发加热蒸发NaOH浓溶液浓溶液NaCl结晶析出结晶析出阴极阴极4Ag+4e=4Ag阳极阳极4OH-4e=2H2O+O24Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+电解电解AgNO3溶液反应表面皿中电解质溶液已经滴加酚酞。问哪些表面皿中电解质溶液已经滴加酚酞。问哪些区域先变红？为何？区域先变红？为何？Fe练习练习1：电解对溶液电解对溶液pHpH值的影响：值的影响：（1 1）不活泼金属的无氧酸盐；无氧酸。如：）不活泼金属的无氧酸盐；无氧酸。如：CuClCuCl2 2、CuBrCuBr2 2、CuICuI2 2、HClHCl、HBrHBr等等.CuCl2=Cu+Cl2电解电解（基本不变）基本不变）2HCl=H2+Cl2（PH值升高）值升高）电解电解（2 2）活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、强碱：如）活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、强碱：如 KNOKNO3 3、NaNa2 2SOSO4 4、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、KOHKOH、BaBa（OHOH）2 2实质是：实质是：2H2O=2H2+O2电解电解H2SO4Ba（OH）2Na2SO4降低降低升高升高不变不变（3 3）活泼金属的无氧酸盐；）活泼金属的无氧酸盐；如如 NaClNaCl、NaBrNaBr、NaINaI电解的实质是：电解的实质是：电解溶剂和溶质电解溶剂和溶质如：如：2Cl-+2H2O=H2+Cl2+2OH-电解电解溶液的溶液的PHPH值：值：升高升高电解电解MgCl2如何？如何？电解一定浓度的硫酸铜溶液（惰性电极、电解一定浓度的硫酸铜溶液（惰性电极、CuSOCuSO4 4足量），一段时间后，停止电解，若想足量），一段时间后，停止电解，若想使硫酸铜溶液恢复其原浓度需加入下列那种使硫酸铜溶液恢复其原浓度需加入下列那种物质。物质。A A、CuCu（OHOH）2 2 B B、CuCu2 2O CO C、CuOCuO 解：解：2Cu2+2H2O=2Cu+O2+4H+电解电解练习练习3：阳极阳极Zn2e=Zn2+阴极阴极Zn2+2e=Zn镀件镀件:阴极阴极镀层金属镀层金属:阳极阳极电镀液电镀液:含有镀层金属阳离子的可溶盐溶液含有镀层金属阳离子的可溶盐溶液,其浓度和其浓度和PH值不变值不变 电镀原理电镀原理:(以铜棒镀锌为例以铜棒镀锌为例):粗铜精练粗铜精练:电解质电解质 溶液的浓度是否变化？溶液的浓度是否变化？精铜精铜粗铜粗铜 （Zn Ag AuZn Ag Au）阳极阳极:Zn:Zn 2e=Zn2e=Zn2+2+Cu 2e=Cu Cu 2e=Cu2+2+阴极阴极 CuCu2+2+2e=Cu+2e=CuCuSOCuSO4 4溶液溶液将将500mlpH=5的的CuSO4溶液用惰性电极溶液用惰性电极电解一段时间，溶液的电解一段时间，溶液的pH值变为值变为2，问析，问析出铜多少克？出铜多少克？2Cu2+2H2O=2Cu+O2+4H+电解电解12840.510-2X0.16练习练习2：用用PtPt电极电解电极电解CuSOCuSO4 4和和KClKCl的的混合液混合液1L1L，原溶原溶液液CuSOCuSO4 4=KClKCl=1molL=1molL-当阴极上增重当阴极上增重64g64g时，阳极产生气体多少升？时，阳极产生气体多少升？阴极阴极Cu2+2e=Cu21阳极阳极2Cl-2e=Cl24OH-4e=2H2O+O2阳极共产生气体：阳极共产生气体：05+025=075mol（168L）练习练习5 5：5、金属的防护、金属的防护金属腐蚀的快慢程度：金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极电解池的阳极 原电池的负极原电池的负极 化学腐蚀化学腐蚀 原电池的正极原电池的正极 电解池的阴极电解池的阴极海水海水CFe+-下列各装置中都盛有下列各装置中都盛有0.1mol/L的的NaCl溶液，溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速度由快到慢的正确顺序是（腐蚀速度由快到慢的正确顺序是（）AFeZn1341、构成的一般条件：、构成的一般条件：原电池原电池电解池电解池电电极极电电解解质质两个活性不同的电极两个活性不同的电极电解质溶液或电解质溶液或熔融的熔融的电解质电解质形成完整的闭合回路形成完整的闭合回路外接直流电源形成完外接直流电源形成完整的闭合回路整的闭合回路电解质溶液或熔融的电解质溶液或熔融的电解质电解质两个电极两个电极原电池和电解池原电池和电解池