金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心 ！ 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 第 3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 1780年 11月的一天，意大利生物學(xué)家伽伐尼教 授正在廚房里做菜，今天他準(zhǔn)備做的菜是燴蛙腿 這是一道傳統(tǒng)的波洛尼亞名菜。伽伐尼教授是位 解剖專家，當(dāng)用銅鉤將剝光了皮的青蛙勾住掛在鐵 制架子上時(shí)，他發(fā)現(xiàn)蛙腿抽搐了幾下，這使他大為 驚奇，難道青蛙又復(fù)活了？ 1791年伽伐尼發(fā)表了一 篇關(guān)于蛙腿抽搐的論文，錯(cuò)誤地指出：使蛙腿抽搐 的電流來(lái)自青蛙本身，并稱之為 “ 動(dòng)物電 ” 。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 著名科學(xué)家伏特教授通過(guò)多次的反復(fù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 在銅制解剖盤里做實(shí)驗(yàn)，蛙腿出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象，在木板上實(shí) 驗(yàn)時(shí)蛙腿不再出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象了，終于找到了一個(gè)重要的事 實(shí)：只有用活潑性不同的兩種金屬同時(shí)接觸蛙腿時(shí)才會(huì)產(chǎn) 生抽搐現(xiàn)象，由此伏特得出一個(gè)重要的結(jié)論，并據(jù)此設(shè)計(jì) 出了世界上第一個(gè)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 伏打電 池 (伏打曾叫它伽伐尼電池 )。 問(wèn)題：伏特得出的一個(gè)重要的結(jié)論是什么？ 提示： 蛙腿的抽搐是兩種不同的金屬與蛙腿組織液 (電解質(zhì)溶液 )之間相互作用產(chǎn)生的電流刺激造成的。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 一、原電池的工作原理 1原電池是將 _能轉(zhuǎn)化為 _能的裝 置。 2原電池的工作原理 (以銅鋅原電池為例進(jìn)行研 究 )： Zn為 _極， Cu為 _極；負(fù)極上發(fā)生 _反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 _，正 極上發(fā)生 _反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 _；電子流出的極是 _極，電子 流入的極是 _極；電流方向 _。 電解質(zhì)溶液中離子定向移動(dòng)方向：陽(yáng)離子 _， 陰離子 _。該原電池工作一段時(shí)間后，兩電極 的質(zhì)量將會(huì) _。 化學(xué) 電 負(fù) 正 氧化 Zn Zn2 2e 還原 Cu2 2e Cu 負(fù) 正 從正極流向負(fù)極 正極 負(fù)極 負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 3組成原電池的條件 (1)_不同的兩塊電極材料 (金屬和金屬或金 屬和非金屬 )； (2)電極均與 _接觸； (3)兩極用導(dǎo)線相連或組成閉合電路； (4)能自發(fā)地發(fā)生 _反應(yīng)。 所以在銅鋅原電池中，銅片的作用：一是形成電 勢(shì)差，二是導(dǎo)電。不僅銅，任何比鋅活潑性差的金屬， 都能起到銅的兩個(gè)作用，在電解質(zhì)溶液中也都能與鋅形 成原電池，還可以用導(dǎo)電的碳棒 (石墨 )來(lái)替代銅片，作 為原電池的正極。 活動(dòng)性 電解質(zhì)溶液 氧化還原 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 二、化學(xué)電源 1根據(jù)原電池的反應(yīng)原理，人們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)了多種化 學(xué)電源，包括 _、可充電電池和燃料電池等。可充電 電池也稱為 _?？沙潆婋姵胤烹姇r(shí)是一個(gè) _， 充電時(shí)是一個(gè) _。鋰電池是一種 _電池。 2目前常見(jiàn)的一次鋅錳干電池分為 _和 _兩種。堿性鋅錳池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越，它 單位質(zhì)量所輸出的電能多，能提供較大電流并 _。堿 性鋅錳電池的負(fù)極是 _，正極是 _，電解質(zhì)是 _。其電極反應(yīng)為：負(fù)極： _，正極： _，總反應(yīng)式為： _。 一次電池 二次 原電池 電解池 高能 酸性 堿性 連續(xù)放電 Zn MnO2 KOH Zn 2OH ZnO H2O 2e MnO2 2H2O 2e Mn(OH)2 2OH Zn MnO2 H2O Mn(OH)2 ZnO 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 3鉛蓄電池是常見(jiàn)的 _。它由兩組柵狀 極板交替排列而成，正極板上覆蓋有 _，負(fù)極 板上覆蓋有 _，電解質(zhì)是 _。放電時(shí)電 極反應(yīng)：負(fù)極： _，正極： _，放電 時(shí)總反應(yīng)式： _。 鉛蓄電池充電時(shí)電極反應(yīng)：陰極： _，陽(yáng)極： _， 充電時(shí)總反應(yīng)式： _。 可見(jiàn)充電過(guò)程和放電過(guò)程是可逆的，可用一個(gè)反應(yīng)式 表示為 _。隨著 放電反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的濃度不斷下降，密度不斷減 小，人們常常根據(jù) _的大小來(lái)判斷 鉛蓄電池是否需要充電。 二次電池 PbO2 Pb H2SO4 Pb SOPbSO4 2e PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4=2PbSO4 2H2O PbSO4 2e Pb SO(還原反應(yīng) ) PbSO4 2H2O PbO2 4H SO 2e (氧化反應(yīng) ) 2 Pb SO 4 2H 2 O = =電解 Pb Pb O 2 2H 2 SO 4 硫酸溶液的密度 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 充 電放 電 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 4氫氧燃料電池正極通入 _，負(fù)極通入 _。其電極反應(yīng)為負(fù)極： _，正極： _，總反應(yīng)： _。燃料電池的 能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于普通燃料的燃燒的能量轉(zhuǎn)換效率。 氧氣 氫氣 2H2 4OH 4H2O 4e O2 2H2O 4e 4OH 2H2 O2 2H2O = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 三、金屬的腐蝕 1金屬腐蝕是指金屬表面跟周圍接觸到的氣 體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因 _反應(yīng)而遭到破 壞。金屬的腐蝕可分為 _與 _兩種。 化學(xué)腐蝕是指金屬與其他物質(zhì)直接觸發(fā)生 _ 而引起的腐蝕。在現(xiàn)實(shí)生活中主要的金屬腐蝕是 _。 電化學(xué) (或原電池 ) 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 氧化還原反應(yīng) 電化學(xué)腐蝕 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2電化學(xué)腐蝕是指不純的金屬或合金發(fā)生 _，使較活潑的金屬 _而引起的腐蝕。 鋼鐵在潮濕的空氣中生銹就是最典型的電化學(xué)腐蝕。 3鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液不同，發(fā)生的電化學(xué) 腐蝕也不同，分為 _和 _。 (1)鋼鐵的析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液 酸性較強(qiáng)時(shí)，將發(fā)生析氫腐蝕。發(fā)生的電極反應(yīng)為： 負(fù)極： _；正極： _。 2原電池反應(yīng) 失去電子被氧化 3析氫腐蝕 吸氧腐蝕 (1)Fe Fe2 2e 2H 2e H2 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (2)鋼鐵的吸氧腐蝕：當(dāng)鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液 _或呈 _并溶有 _時(shí)，將會(huì)發(fā)生 吸氧腐蝕。負(fù)極反應(yīng)為： _；正極反應(yīng)為： _?？偡磻?yīng)的方程式為： _。生 成的 Fe(OH)2在空氣中發(fā)生變化的化學(xué)方程式是： _ _。 酸性很弱 中性 一定量的氧氣 Fe Fe2 2e O2 2H2O 4e 4OH 2Fe O2 2H2O 2Fe(OH)24Fe(OH)2 2H2O O2 4Fe(OH)3 = = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 四、金屬的防護(hù) 1防止金屬銹蝕最常用的方法是 _，通過(guò)種 種措施使金屬與外界隔開，以達(dá)到防止金屬銹蝕的目的。 常見(jiàn)方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；也可以 在表面鍍上一層耐腐蝕的金屬 (鋅、錫、鉻、鎳 )或合金， 但是當(dāng)金屬鍍層部分損壞時(shí)，鍍層金屬與被保護(hù)金屬會(huì)形 成 _，如：表層鍍鋅的鍍鋅鐵破損后， _為 正極，不腐蝕； _為負(fù)極，被腐蝕，可以不斷補(bǔ)充 鋅，保護(hù)鐵，延長(zhǎng)鋼鐵的使用期。而表層鍍錫的鍍錫鐵表 層磨損后， _為正極， _為負(fù)極，卻加快了 鋼鐵的腐蝕。 在金屬的表面覆蓋保護(hù)層 原電池 鐵 鋅 錫 鐵 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2電化學(xué)防腐蝕 (1)犧牲陽(yáng)極保護(hù)法 這種方法通常是在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備 (如鍋爐內(nèi) 壁、船體外殼等 )上裝上若干 _，作原電池的 _，不斷遭受腐蝕，定期拆換，而作為 _的鋼鐵被保護(hù)了下來(lái)。 (2)陰極電保護(hù)法 這種方法是將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備 (如鋼閘門 )與外 加直流電源的 _極相連作為 _極，而將 直流電源的正極接到一些廢鐵上，使廢鐵成為 _極。 (1)鋅塊 負(fù)極 正極 (2)負(fù) 陰 陽(yáng) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 注意： 防腐效果由好到差的順序?yàn)椋和饧与?源的陰極電保護(hù)法防腐犧牲陽(yáng)極保護(hù)法防腐有 一般防護(hù)條件的防腐無(wú)防護(hù)條件的防腐。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 原電池及原電池工作原理 1原電池 (1)概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 (2)實(shí)質(zhì)：利用自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn) 化為電能。 (3)電池反應(yīng)：原電池的兩個(gè)電極反應(yīng)組成電池的總 反應(yīng)，這個(gè)總反應(yīng)叫做電池反應(yīng)。 (4)構(gòu)成原電池的條件 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。 兩極相連形成閉合回路。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 注意： (1)原電池反應(yīng)是建立在自發(fā)的氧化還原反 應(yīng)基礎(chǔ)上的。 (2)原電池中失電子的一極為負(fù)極，得電子的一極 為正極。一般說(shuō)來(lái)，負(fù)極的金屬性比正極的金屬性強(qiáng)。 (3)原電池中，電極可能與電解質(zhì)反應(yīng)，也可能與 電解質(zhì)不反應(yīng)。如下圖： 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (4)形成閉合回路的方式有多種，可以是導(dǎo)線連 接兩個(gè)電極，也可以是兩電極接觸。如下圖： 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2 原電池工作原理的實(shí)驗(yàn)探究 (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下，按照下列兩圖所示裝置進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)： 銅鋅原電池裝置示意圖 ( ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 請(qǐng)觀察圖 、圖 兩個(gè)金屬片插入溶液后電 流計(jì)指針位置的變化，金屬電極表面的變化，分 析是否有電流產(chǎn)生，測(cè)定溶液溫度的變化。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 下列各組電極材料和電解液，不能組成原 電池的是 ( ) A銅片、石墨棒、稀硫酸 B銅片、石墨棒、硝酸銀溶液 C鋅片、銅片、稀鹽酸 D銅片、銀片、 FeCl3溶液 解析： 自發(fā)的氧化還原反應(yīng)是形成原電池的關(guān)鍵， 銅片、石墨棒、稀硫酸三者沒(méi)有氧化還原反應(yīng)發(fā)生。 選項(xiàng) B、 C、 D對(duì)應(yīng)的氧化還原反應(yīng)分別是： Cu 2AgNO3 Cu(NO3)2 2Ag， Zn 2HCl ZnCl2 H2， Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2，這些反應(yīng)都是能 夠自發(fā)進(jìn)行的。 答案： A = = = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 在盛有稀 H2SO4的燒杯中放入導(dǎo)線連接 的鋅片和銅片，下列敘述正確的是 ( ) A正極附近的 SO 離子濃度逐漸增大 B電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C正極有 O2逸出 D銅片上有 H2逸出 24 解析： 本題符合銅鋅原電池的形成條件，原電池工作 時(shí)，電子由負(fù)極 (鋅 )經(jīng)外電路 (導(dǎo)線 )流向正極 (銅 )。負(fù)極鋅 片： Zn Zn2 2e ；正極銅片： 2H 2e H2，總 反應(yīng)為： Zn 2H Zn2 H2，原電池中沒(méi)有產(chǎn)生 O2。 沒(méi)有參與反應(yīng)的 SO ，離子濃度不會(huì)逐漸增大。 答案： D 24 = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 判斷原電池的正負(fù)極及電極反應(yīng)式的書寫 1判斷原電池的正負(fù)極 (1)由組成原電池的兩極電極材料判斷。一般是活動(dòng)性 較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬 為正極 (注：一定要注意實(shí)際情況，如： Mg Al NaOH， Al才是負(fù)極； Al Cu 濃硝酸， Cu才是負(fù)極 )。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (2)根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流是 由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。 (3)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動(dòng) 方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向的 極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。 (4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷。原電池 的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng) (負(fù)失氧 )，其正極總 是得電子發(fā)生還原反應(yīng) (正得還 )。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (5)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷。溶 解或質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極，電極增重 (有金屬 析出 )或有氣泡放出的一極為正極 (此規(guī)則具有相 當(dāng)?shù)木窒扌?，可用于一些非常?guī)的原電池的電極 判定，如 Al Cu 稀硫酸，但不適用于目前許 多的新型燃料電池的電極的判定 )。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 學(xué)習(xí)中常犯的錯(cuò)誤是原電池正負(fù)極的判斷，不 一定是較活潑的金屬一定作負(fù)極，而要看是否發(fā)生氧 化反應(yīng)。如：鐵、銅和濃硝酸組成的原電池，雖然鐵 的活潑性比較強(qiáng)，但不能與濃硝酸反應(yīng)，而銅可以， 因此銅作負(fù)極，鐵作正極。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2電極反應(yīng)式的書寫 (1)如果題目給定的是圖示裝置，先分析正、負(fù)極， 再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)規(guī)律去寫電極反應(yīng)式。 (2)如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中 的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng) (即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情 況 )，建議選擇一個(gè)簡(jiǎn)單變化情況去寫電極反應(yīng)式。另一 極的電極反應(yīng)式可直接寫或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代 數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即可 (加、減 法 )。加減法書寫電極反應(yīng)式歸納： 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 電池總反應(yīng)：還原劑氧化劑介質(zhì) 氧化 產(chǎn)物還原產(chǎn)物其他 負(fù)極：還原劑介質(zhì) 氧化產(chǎn)物 ne (還原 劑失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng) ) 正極：氧化劑 ne 介質(zhì) 還原產(chǎn)物 (氧化 劑得到電子，發(fā)生還原反應(yīng) ) 介質(zhì)通常是定向移動(dòng)到該電極附近的導(dǎo)電離子 如 H 、 OH 、 H2O等等，若氧化 (或還原 )產(chǎn)物能與之 發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，則其一般書寫在電極方程式中。 = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 兩個(gè)電極反應(yīng)式相加即得電池總反應(yīng)離子方程 式，用電池總反應(yīng)離子方程式減去較簡(jiǎn)單電極的反 應(yīng)式即為較復(fù)雜電極的反應(yīng)式。原電池反應(yīng)式一般 都可以用加、減法書寫。 書寫時(shí)，無(wú)論是總反應(yīng)式還是電極反應(yīng)式都既 要滿足電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒、又要滿足質(zhì)量守 恒。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 我國(guó)首創(chuàng)以鋁 空氣 海水電池作 為能源的新型海水標(biāo)志燈，它以海水為電解質(zhì)溶液， 靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。只要把 燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光。則該 電源負(fù)極材料為 _，正極材料為 _， 正、負(fù)極反應(yīng)式分別為 _ _。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 解析： Al、 O2(空氣 )之間的氧化還原反應(yīng)為： 2Al2O3 將該反應(yīng)與原電池的原理、 Al的導(dǎo)電性等知 識(shí)進(jìn)行綜合分析可知，鋁既是負(fù)極反應(yīng)物，又是負(fù) 極材料， O2是正極反應(yīng)物，正極材料應(yīng)該選擇還原 性比 Al弱的導(dǎo)電性強(qiáng)的材料，如石墨等。 Al、 O2的氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分別為： Al ： Al 3e Al 3 4 4 A l 12e 4 A l 3 O 2 ： O 2 2H 2 O 4e 4 OH 3 3O 2 6H 2 O 12e 1 2 OH 答案 ： 鋁 石墨 負(fù)極反應(yīng) ： 4Al 12e 4Al3 ； 正極反應(yīng) ： 3O2 6H2O 12e 12OH = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 化學(xué)電源 1 電池的分類 電 池 原子能電池 ： 將放射性同位素自然衰變時(shí)產(chǎn)生的熱能通過(guò) 熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 太陽(yáng)能電池 ： 將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 化學(xué)電池 化學(xué)能轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娔?一次電池 ： 如普通干電池 、 堿性鋅錳電池 二次電池 ： 如鉛蓄電池等 燃料電池 ： 如氫氧燃料電池 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2一次電池與二次電池的不同點(diǎn) (1)一次電池的活性物質(zhì) (發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物 質(zhì) )消耗到一定程度就不能使用了，如普通的鋅錳干 電池、堿性鋅錳干電池。 (2)二次電池又稱充電電池或蓄電池。放電后可 以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。這類電池可以多次 重復(fù)使用，如鉛蓄電池等。 (3)可充電電池放電時(shí)是一個(gè)原電池，將化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為電能；充電時(shí)是一個(gè)電解池，將電能轉(zhuǎn)化為 化學(xué)能。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 放電時(shí)二氧化鉛電極上發(fā)生還原反應(yīng)，鉛電極 發(fā)生氧化反應(yīng)。充電時(shí)二氧化鉛電極上發(fā)生氧化反應(yīng)， 鉛電極上發(fā)生還原反應(yīng)。 3常見(jiàn)的化學(xué)電池 (1)鋅錳干電池 (2)鉛蓄電池 鉛蓄電池的電極反應(yīng) 負(fù)極： Pb SO PbSO4 2e 24 正極： PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O 電極總反應(yīng)式： Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 24 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (3)氫氧燃料電池 寫電極反應(yīng)時(shí)要考慮介質(zhì)是否參與反應(yīng)，下 面分別為堿性、酸性、中性介質(zhì)時(shí)的電極反應(yīng)。 a電解質(zhì)溶液為 KOH溶液時(shí)： 負(fù)極 石墨 ： 2H 2 4 O H 4H 2 O 4e 正極 石墨 ： O 2 2H 2 O 4e 4 O H 電池總反應(yīng)式： 2H2 O2 2H2O = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) b 電解質(zhì)溶液為稀 H 2 SO 4 時(shí) ： 負(fù)極 石墨 ： 2H 2 4H 4e 正極 石墨 ： O 2 4H 4e 2H 2 O 電池總反應(yīng)式 ： 2H 2 O 2 = = 2H 2 O c 電解質(zhì)溶液為 Na 2 SO 4 溶液時(shí) ： 負(fù)極 ： 2H 2 4H 4e 正極 ： O 2 2H 2 O 4e 4 OH 電池總反應(yīng)式 ； 2H 2 O 2 = = 2H 2 O 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 燃料電池的燃料除 H2外，還有 CH4、 CH3OH 和乙醇 (C2H5OH)等。氫氧燃料電池因?yàn)楫a(chǎn)物只有水， 不產(chǎn)生任何污染而備受關(guān)注。 書寫燃料電池的電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問(wèn)題： a電池的負(fù)極一定是可燃性氣體，失電子，發(fā) 生氧化反應(yīng)，也稱陽(yáng)極。電池的正極一定是助燃性氣 體，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，也稱陰極。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) b電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng)，只起傳導(dǎo) 電子的作用。 c電極反應(yīng)式作為一種特殊的離子反應(yīng)方程 式，也必須遵循原子守恒、電荷守恒規(guī)律。 d寫電極反應(yīng)式時(shí)，一定要注意電解質(zhì)是什 么，其中的離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對(duì) 應(yīng)，在堿性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn) H ， 中酸性電解質(zhì)溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn) OH 。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) e正負(fù)極兩極的電極反應(yīng)式在得失電子守恒的條件 下，相加后的電池反應(yīng)必是燃料燃燒反應(yīng)和燃燒產(chǎn)物與電 解質(zhì)溶液反應(yīng)的疊加反應(yīng)式。 如燃料電池 ( ) CH 4 | KOH ( aq ) |O 2 ( ) 負(fù)極 ： CH 4 1 0 OH 8e CO 2 3 7H 2 O 正極 ： 2O 2 4H 2 O 8e 8 OH 總反應(yīng) ： CH 4 2O 2 2 OH = = CO 2 3 3H 2 O 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 鎳鎘 (Ni Cd)可充電電池 ， 在現(xiàn)代生活 中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液，其充、放電按下式進(jìn)行 Cd 2NiOOH 2H2O Cd(OH)2 2Ni(OH)2， 有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是 ( ) A 充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)： Ni(OH)2 OH NiOOH H2O e B 充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程 C 放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變 D 放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的 OH 向正極移動(dòng) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 解析： 充電時(shí)作為電解裝置，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能， 陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為： Ni(OH)2 OH NiOOH H2O e ， A正確， B錯(cuò)誤。放電是一原電 池裝置，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?Cd作負(fù)極，失去電子發(fā) 生氧化反應(yīng)， Cd 2OH Cd(OH)2 2e ， Cd周 圍的 OH 下降， OH 向負(fù)極移動(dòng)。所以 C、 D錯(cuò)誤。 答案： A = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金屬的腐蝕與防護(hù) 1金屬的腐蝕 (1)金屬的腐蝕指的是金屬及其合金跟周圍接觸到 的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被氧化而損耗的過(guò)程。 (2)金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)都是金屬原子失去電子被氧化 的過(guò)程，其反應(yīng)方程式 (M代表金屬元素 )為： M ne Mn 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (3)金屬腐蝕的分類 金屬腐蝕 化學(xué)腐蝕 ： 金屬與氣體等直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化 損耗的過(guò)程 電化學(xué) 腐蝕 析氫腐蝕 ： 在強(qiáng)酸性環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕 吸氧腐蝕 ： 在弱酸性或中性環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (4)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與非電解質(zhì)等直接接觸 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化的過(guò)程 較活潑金屬被氧化的過(guò)程 相互關(guān)系 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，危害更嚴(yán)重 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2.鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 形成條件 水膜酸性較強(qiáng) 水膜酸性很弱或呈中 性 電解質(zhì)溶液 溶有 CO2的水溶液 溶有 O2的水溶液 負(fù)極反應(yīng) Fe 2e Fe2 正極反應(yīng) 2H 2e H2 2H2O O2 4e 4OH 電子如何流 動(dòng)形成電通 路 Fe失去 2e ，成為 Fe2 進(jìn)入溶液， Fe失去的 e 流入 C極， H 趨向于 C 極，在 C極上得到 e 生 成 H2析出溶液 Fe失去 e 成為 Fe2 進(jìn) 入溶液， Fe失去的 e 流入 C極，在 C極 O2獲 得 e 成為 OH 進(jìn)入溶 液 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 其他反應(yīng)及 產(chǎn)物 Fe2 2OH Fe(OH)2 2Fe O2 2H2O 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 O2 2H2O 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3xH2O (3 x)H2O 普遍性 吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍 = = = = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 3.金屬的防護(hù) (1)內(nèi)因：改變內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。如與鉻、鎳形成 不銹鋼。 (2)外因：防止形成原電池。改變電解質(zhì)溶液為 非電解質(zhì)：如涂上油漆、礦物性油脂等。鍍上一層純 金屬 (鋅、錫、鉻、鎳 )以改變電極，使不存在活動(dòng)性不 同的兩個(gè)電極，只有一極不形成原電池。如：表層鍍鋅 的鍍鋅鐵破損后，鐵為正極，不腐蝕；鋅為負(fù)極，被腐 蝕，可以不斷補(bǔ)充鋅，保護(hù)鐵，延長(zhǎng)鋼鐵的使用期。而 表層鍍錫的鍍錫鐵，價(jià)格雖比鍍鋅鐵低，但表層磨損后， 錫為正極，鐵為負(fù)極，加快了鋼鐵的腐蝕。此外，還可 將鐵鈍化使之表面形成一層致密的 Fe3O4氧化膜。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) (3)電化學(xué)保護(hù)法：接鋅塊形成原電池，犧 牲鋅 (負(fù)極 )保護(hù)鐵 (正極 )，習(xí)慣上叫做犧牲陽(yáng)極的陰 極保護(hù)法 (如圖 )。如船殼上打上鋅塊；鋼鐵外接 電源負(fù)極形成電解池，使之成為陰極而被保護(hù)，習(xí) 慣上叫做外加電流的陰極保護(hù)法。如鋼閘門接低壓 直流作負(fù)極，石墨接電源正極作陽(yáng)極，浸入水中 (如 圖 )。就防護(hù)效果而言：法優(yōu)于法。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 4金屬腐蝕的快慢的判斷方法 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐 蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)同一金屬在不同溶液中的腐蝕速率：強(qiáng)電解 質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)。 (3)原電池原理引起的腐蝕速率：兩極金屬活動(dòng) 性相差越大，腐蝕越快。 (4)同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐 蝕越快。 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 5常見(jiàn)金屬防護(hù)的措施 (1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 (2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層。 ( 3 ) 電化學(xué)保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕 色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是 ( ) A 4Fe(OH)2 O2 2H2O 4Fe(OH)3 B 2Fe 2H2O O2 2Fe(OH)2 C O2 2H2O 4e 4OH D Fe 3e Fe3 = = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 解析： 洗過(guò)的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸 氧腐蝕。負(fù)極： 2Fe 4e 2Fe2 ，正極： O2 2H2O 4e 4OH ，總反應(yīng)式為 2Fe O2 2H2O 2Fe(OH)2，而 Fe(OH)2又被 O2氧化為紅 褐色的 Fe(OH)3。本題考查了電化學(xué)腐蝕中的吸氧 腐蝕，以家用炒菜鍋為話題，考查學(xué)生對(duì)吸氧腐蝕 過(guò)程的掌握程度。 答案： D = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 1有關(guān)原電池的下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A在外電路中，電子由正極流向負(fù)極 B在原電池中，只有金屬鋅能作負(fù)極 C原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng) D原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng) 解析： 在原電池中，電子從負(fù)極流向正極， A 錯(cuò)誤；原電池中是活潑金屬作負(fù)極，而不一定是鋅； 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陽(yáng)離子在正極被還原，所以電解 質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，而陰離子向負(fù)極移 動(dòng)。 答案： C 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 2 LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對(duì)環(huán)境友好等 優(yōu)點(diǎn)，可用于電動(dòng)汽車。電池反應(yīng)為： FePO4 Li LiFePO4，電池的正極材料是 LiFePO4，負(fù)極材料是石墨， 含 Li 導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān) LiFePO4電池說(shuō)法正確 的是 ( ) A可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 B放電時(shí)電池內(nèi)部 Li 向負(fù)極移動(dòng) C充電過(guò)程中，電池正極材料的質(zhì)量減少 D放電時(shí)電池負(fù)極反應(yīng)為： FePO4 Li e LiFePO4 = 充 電放 電 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 解析： 當(dāng)加入硫酸時(shí)，硫酸將與 Li單質(zhì)發(fā)生反 應(yīng)，使原電池反應(yīng)不能發(fā)生，所以不能加入硫酸， 故 A錯(cuò)；放電時(shí)， Li (帶正電荷 )在電池內(nèi)部 (電解質(zhì) 中 )向正極移動(dòng)，故 B錯(cuò)；放電時(shí)，負(fù)極： Li e Li ，正極： FePO4 Li e LiFePO4；充電時(shí)， 陽(yáng)極： LiFePO4 e FePO4 Li ，陰極： Li e Li，所以易知 C正確， D錯(cuò)誤。 答案： C = = = = 金品質(zhì) 高追求 我們讓你更放心！ 返回 化學(xué) 選 修 (化學(xué)反應(yīng)原理 )(配 魯科版 ) 祝 您