化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池原理及其應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1理解原電池工作原理和形成條件，能“制作”最簡(jiǎn)單的原電池。 2常識(shí)性了解日常生活中常用的化學(xué)電源和新型化學(xué)電池 3了解金屬的電化學(xué)腐蝕和金屬的防腐，了解電池的污染形成和危害。,練習(xí)：隨著人們生活質(zhì)量不斷提高，廢電池必須集中處理的問(wèn)題已提到議事日程，富陽(yáng)市各居民區(qū)都有廢電池回收工作在進(jìn)行。你認(rèn)為其主要原因是 A、回收利用電池外殼的金屬材料 B、不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 C、防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源造成污染 D、回收電池中的石墨電極,廣東電池廠女工職業(yè)病調(diào)查:多人死亡權(quán)益難保障,19歲的付洪琴來(lái)惠州先進(jìn)電池廠打工，然而因工作而產(chǎn)生鎘中毒，“好腫，從腳開(kāi)始到大腿上全部是很腫的”，臨死前，她給媽媽的遺言就是：我真不該進(jìn)那個(gè)廠，我進(jìn)那個(gè)廠好苦啊，苦得沒(méi)法說(shuō)。2006年11月中下旬，惠州市城區(qū)法院開(kāi)庭審理鎘超標(biāo)女工訴著名電池品牌超霸電池廠商的案子。這已經(jīng)是女工們?cè)趦赡陜?nèi)第三次走到法庭要說(shuō)法。,鋅片插入稀硫酸,鋅片上出現(xiàn)無(wú)色氣體,銅片插入稀硫酸,無(wú)明顯現(xiàn)象,鋅片和銅片同時(shí)插入稀硫酸,鋅片上出現(xiàn)無(wú)色氣體,鋅片和銅片上端用導(dǎo)線連接在一起插入稀硫酸,銅片上出現(xiàn)無(wú)色氣體,鋅片和銅片之間連電流表,銅片上出現(xiàn)無(wú)色氣體，電流表指針偏轉(zhuǎn),用干電池判斷電流方向,Cu片為正極，鋅片為負(fù)極,問(wèn)題探討：,1鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，銅片上為什么有氣泡產(chǎn)生？,2鋅片的質(zhì)量有無(wú)變化？,3寫(xiě)出鋅片和銅片上變化的離子方程式。,4在原電池中如何定義電極?電極各發(fā)生什么反應(yīng)?,5.溶液中離子如何定向移動(dòng)?,溶液中c(H+)如何變化？,(-),(+),這種化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。,鋅片,Zn2e=Zn2+,負(fù)極,氧化反應(yīng),Zn原子,銅片,2H+2e=H2,正極,還原反應(yīng),H+離子,從Zn片通過(guò)導(dǎo)線流向Cu片,問(wèn)題二、原電池的兩極材料如何選擇呢？,負(fù)極,還原性較強(qiáng)的金屬,氧化反應(yīng),負(fù)極向外電路提供電子,正極,還原性較弱的金屬或惰性電極C、Pt,還原反應(yīng),正極從外電路得到電子,1哪種裝置可以形成原電池？,2指出正、負(fù)極溶液上各發(fā)生什么變化？,3電子的流動(dòng)方向如何？,組成原電池的條件,有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬導(dǎo)體）作電極,電極材料均插入電解質(zhì)溶液中,兩極相連形成閉合電路,內(nèi)因條件：,有一個(gè)可以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),構(gòu)造條件：,1、X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?）。 AXYZ BXZY CYXZ DYZX,練習(xí)2:在鋅與鹽酸的反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中,某同學(xué)為了加快反應(yīng)速率,在鹽酸和鋅的混合物中滴加幾滴CuCl2溶液,請(qǐng)分析其機(jī)理.,請(qǐng)利用2FeCl3 + Fe = 3FeCl2，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,兩個(gè)活潑性不同的電極（導(dǎo)體）,Fe作負(fù)極，石墨或銅等作正極,電解質(zhì)溶液,FeCl3溶液,形成閉合回路,電極反應(yīng),負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+,正極：2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,金屬的電化學(xué)腐蝕：,金屬的腐蝕是指金屬或合金與周?chē)佑|到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。,金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。,金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬直接與接觸到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,金屬跟電解溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫電化學(xué)腐蝕。,鋼鐵的電化學(xué)腐蝕：,1、在中性或很弱的酸性溶液中（占主要）,正極,負(fù)極,電解質(zhì)溶液,主要反應(yīng)：,負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+,正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,C,Fe,不純的水,在中性或很弱的酸性溶液中，鋼鐵的腐蝕叫吸氧腐蝕。,2、在酸性溶液中,主要反應(yīng)：,負(fù)極：Fe 2e- = Fe2+,正極：2H+ + 2e- = H2,在酸性溶液中，鋼鐵的腐蝕叫析氫腐蝕。,1、以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是 A、黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B、生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C、鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處容易生鐵銹 D、銀質(zhì)首飾放置久了容易表面變暗,2、用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣時(shí)，下列措施不能使氫氣生成速率加大的是 A、加熱 B、不用稀硫酸，改用98%的硫酸 C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用鐵片，改用鐵粉,金屬的防護(hù):,影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個(gè)方面.就金屬本性來(lái)說(shuō),金屬越活潑,就越容易被腐蝕.有些金屬比如鉻,鋁等,雖然比較活潑,但因表面可生成致密的氧化膜,使金屬鈍化,防止金屬進(jìn)一步被氧化,從而保護(hù)了內(nèi)層金屬不再被腐蝕.如果金屬中的雜質(zhì)不如該金屬活潑,則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化腐蝕.,介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大,如果金屬在潮濕的空氣中,容易接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液,都容易被腐蝕.因此要注意對(duì)金屬的保養(yǎng).,金屬防護(hù)的方法很多,如可以根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金,如不銹鋼就是一種耐腐蝕的合金. 又如可以在金屬的表面可以噴油漆,涂油脂,電鍍等方法使金屬和介質(zhì)隔離,起到防護(hù)的作用. 也可以采用電化學(xué)保護(hù)的方法.,炒過(guò)菜的鐵鍋沒(méi)有洗凈(含有NaCl),第二天便會(huì)因?yàn)楦g出現(xiàn)紅褐色的銹斑(Fe2O3nH2O)試問(wèn): 1.鐵鍋的腐蝕應(yīng)屬于_腐蝕;為什么?,2.鐵鍋腐蝕的電極反應(yīng)為:_,3.負(fù)極反應(yīng)的產(chǎn)物會(huì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng),則發(fā)生反應(yīng)的方程式有哪些?,3、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，它依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進(jìn)行工作，則其正極材料可能是 A鋅 B鉑 CO2 DH2O,4、鐵棒與石墨棒用導(dǎo)線連接后，浸入0.01mol/L的食鹽溶液中（其中已滴加有酚酞），可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A鐵棒附近產(chǎn)生紅色 B鐵棒被腐蝕 C石墨上放出氯氣 D石墨棒上放出氧氣,5、據(jù)報(bào)道，美國(guó)正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸電池，它具有容量大等優(yōu)點(diǎn)，其電池反應(yīng)為2Zn + O2 = 2ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣，有關(guān)該電池的敘述正確的是 A、鋅粒為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極參加反應(yīng) B、負(fù)極反應(yīng)為：Zn 2e- = Zn2+ C、正極發(fā)生氧化反應(yīng) D、電解質(zhì)溶液肯定不是強(qiáng)酸,請(qǐng)判斷下列原電池裝置中的正負(fù)極，并寫(xiě)出可能的電極反應(yīng)：,H2SO4,1、多孔碳棒的制備：,將碳電極放在高溫火焰上灼燒到紅熱，迅速浸入冷水。,2、接通S1后的反應(yīng),(接正極)4OH- - 4e-=O2+2H2O,(接負(fù)極)4H+ + 4e- = 2H2,3、斷開(kāi)S1接通S2后的反應(yīng),2H2 - 4e-=4H+,為負(fù)極,O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,為正極,化學(xué)電源：,1、干電池,普通鋅錳干電池,正極,石墨棒,負(fù)極,鋅筒,電解質(zhì)溶液,調(diào)成糊狀的氯化銨,堿性鋅錳干電池,電解液改成堿液,負(fù)極改作鋅粉,主要反應(yīng)：,負(fù)極：Zn 2e- =Zn2+,正極： 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnO(OH) + 2NH3,Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3,2、鉛蓄電池,正極,PbO2,負(fù)極,Pb,電解質(zhì)溶液,稀硫酸,又叫鉛酸蓄電池,主要反應(yīng)：,負(fù)極：Pb + SO42- 2e- =PbSO4,正極：PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O,總反應(yīng)：,Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O,鎳鎘蓄電池可廣泛用于收錄機(jī)、電話機(jī),銀鋅蓄電池是一種高能電池，體積小，質(zhì)量輕,鋰電池也是一種高能電池，體積小，質(zhì)量輕,3、銀鋅紐扣電池,正極,負(fù)極,電解質(zhì)溶液,Zn + Ag2O + H2O Zn(OH)2 + 2Ag,Zn,Zn 2e- = Zn2+,KOH溶液,Zn 2e- + 2OH- = Zn(OH)2,Ag2O,Ag2O 2e- + H2O = 2Ag +2OH-,4、鎳氫電池,正極,負(fù)極,MH,NiO(OH),5、氫氧燃料電池,極板為惰性電極,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,主要反應(yīng)：,負(fù)極：2H2 + 4OH- 4e- =4H2O,正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,總反應(yīng)：,2H2 + O2 =2H2O,6、甲醇空氣燃料電池,2CH3OH + 3O2 + 4 OH- = 2CO32- + 6H2O,負(fù)極：2CH3OH + 16OH- 12e- =12H2O + 2CO32-,正極：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-,日本水俁病事件 日本熊本縣水俁灣外圍的不知火海是被九州本土和天草諸島圍起來(lái)的內(nèi)海，水俁鎮(zhèn)是水俁灣東部的一個(gè)小鎮(zhèn)，有4萬(wàn)多人居住，周?chē)拇迩f還居住著1萬(wàn)多農(nóng)民和漁民。 1925年，日本氮肥公司在這里建廠，后又開(kāi)設(shè)了合成醋酸廠。1949年開(kāi)始生產(chǎn)氯乙烯（C2H5Cl），1956年超過(guò)6000噸。同時(shí)工廠把沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的廢水排放到水俁灣中。1956年，水俁灣附近發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的病。這種病癥最初出現(xiàn)在貓身上，被稱(chēng)為貓舞蹈癥。不久，也發(fā)現(xiàn)了患這種病癥的人。患者口齒不清、步履瞞珊、面部癡呆、手足麻痹、感覺(jué)障礙、視覺(jué)喪失、震顫、手足變形，重者神經(jīng)失常，或酣睡，或興奮，身體彎弓高叫，直至死亡。這種怪病就是日后轟動(dòng)世界的水俁病，是最早出現(xiàn)的由于工業(yè)廢水排放污染造成的公害病。,氯乙烯和醋酸乙烯在制造過(guò)程中要使用含汞（Hg）的催化劑，這使排放的廢水含有大量的汞。當(dāng)汞在水中被水生物食用后，會(huì)轉(zhuǎn)化成甲基汞（CH3HgCl）。這種劇毒物質(zhì)只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而當(dāng)時(shí)由于氮的持續(xù)生產(chǎn)已使水俁灣的甲基汞含量達(dá)到了足以毒死日本全國(guó)人口2次都有余的程度。水俁灣由于常年的工業(yè)廢水排放而被嚴(yán)重污染了，水俁灣里的魚(yú)蝦類(lèi)也由此被污染了。這些被污染的魚(yú)蝦通過(guò)食物鏈又進(jìn)入了動(dòng)物和人類(lèi)的體內(nèi)。甲基汞通過(guò)魚(yú)蝦進(jìn)入人體，被腸胃吸收，侵害腦部和身體其他部分。進(jìn)入腦部的甲基汞會(huì)使腦萎縮，侵害神經(jīng)細(xì)胞，破壞掌握身體平衡的小腦和知覺(jué)系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有數(shù)十萬(wàn)人食用了水俁灣中被甲基汞污染的魚(yú)蝦。到2000年3月，2264人被診斷為水俁病，加上未確診病例，估計(jì)患病人數(shù)高大10，000。在花費(fèi)了485億日?qǐng)A（3.94億美元）和四年時(shí)間挖掘和清除沉積在海底含有汞的垃圾，再將水俁灣全部魚(yú)類(lèi)等水產(chǎn)清除后，終于在1997年宣布水俁灣為安全海灣。,