原电池01的原理及其应用精要.doc

第9讲 原电池原理及其应用 一、原电池相关概念 ? 知识要点 实例 概念 将化学能转变为电能的一种装置叫做原电池 自发的氧化还原反应： 实质 将化学能转变为电能 构成前提 必须是能发生自发的氧化还原反应 构成条件 1．活动性不同的两种金属（或一种金属，一种为能导电的非金属）作为两个电极 2．两个电极必须以导线相连或直接接触 3．电极插入电解质溶液中形成闭合回路 电极构成 负极 电子流出的一极．通常为活泼性较强，易失电子的金属 负极：Zn片 正极 电子流入的一极．通常是活泼性较弱的金属或非金属导体 正极：Cu片 电流方向 电子由负极流向正极，电流方向是由正极流向负极（与电子流向相反） 电子流向：由Zn→导线→Cu 电流方向：由Cu→导线→Zn 电极反应 负极 电极失去电子，被氧化，发生氧化反应 正极 电极上得到电子，发生还原反应（一般是溶液中易得电子的物质发生还原反应） 总反应方程式 正极、负极分别发生的氧化反应和还原反应综合起来得到总式 应用 1．制多种电池 2．形成原电池，加快反应速率 3．根据原电池原理保护金属不受腐蚀 如：干电池、蓄电池、高能电池等． 制取氢气时，锌中滴一些硫酸铜溶液，使反应速率大大增强； 如铁铜连接处于电解质溶液中，铜受到保护，不易腐蚀 二、金属的腐蚀与防护 1、金属腐蚀的定义：金属或合金与接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程． 2、金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程． 3、金属腐蚀的种类：化学腐蚀与电化学腐蚀． 化学腐蚀与电化学腐蚀的对比 电化学腐蚀（吸氧腐蚀） 化学腐蚀 条件 不纯金属或合金与电解质 溶液接触构成微小原电池 金属跟接触物质（多为非电解质） 直接反应 现象 有微弱电流产生 无电流产生 结果 活泼金属被腐蚀 较不活泼金属得到保护 各种金属都有可能被腐蚀 实例 负极： 正极： 2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工厂） 本质 金属原子失去电子被氧化而损耗 联系 两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀常见 金属的 防护 ①改变金属内部结构，如制成不锈钢；②在金属表面覆盖保护层，如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密），目的使金属制品与周围物质隔开；③电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极） 4、电化学腐蚀分为：析氢腐蚀与吸氧腐蚀 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的对比 ? 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或为中性 负极反应 正极反应 发生情况 相对较少，腐蚀速率较快 非常普遍，腐蚀速率一般较慢 联系 两种腐蚀交替发生，吸氧腐蚀为主 溶液中的相关反应 5、金属防护的几种重要方法改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。 在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。 电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。 金属腐蚀速率大小 电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极 1．实用电池的特点 （1）能产生稳定而具有较高电压的电流 （2）安全、耐用且便于携带 （3）能适用于特殊用途 （4）便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小 按照其使用性质可分为：干电池、蓄电池、燃料电池。 按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。 ①干电池也称一次电池，即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。现在所用的一次电池主要有：锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银扣式电池。 ②蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池，也称二次电池。该类电池主要有：铅蓄电池、碱式镍镉电池、氢镍电池。 ③燃料电池在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置，能量转化率高，具有节约燃料、减小污染的特点。 ④新型高能电池。随着科技发展，在原有原始电池基础上，发展了一些新型高性能电池并已在社会生产生活各方面广泛应用，如：锂－二氧化锰非水电解质电池、钠－硫电池、海洋电池。 几种常见电池及电极反应 化学电池是将化学能转变为电能的装置，主要部分包括正负两电极和电解质。本文简单介绍多种化学电池的电极反应，以便读看大致解一些化学电池工作时发生的化学反应。 干电池 （1）锌锰干电池 Zn|NH4Cl溶液|C 锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，放电时电极反应为： 负极Zn-2e-=Zn2+ 正极2Mn02+2NH4++2e=Mn2O3+H2O+2NH3 总反应一般写成： Zn+2NH4++2Mn