原电池原理-详细讲解分类.

2、化学能与电能原电池：化学能转变为电能的装置原电池的形成条件：①两个电极负极、正极(正极只是用来导电)当电极都是金属时，比较活泼金属作负极②电极必须插入电解质溶液(绝不能是蔗糖、酒精)；③构成闭合回路(用导线连接或电极直接触)；④能自发发生氧化还原反应。ZnFe①稀硫酸CuAg③硝酸银溶液CuZn②蔗糖溶液CuZn⑥稀硫酸CZn⑤硫酸铜溶液CuZn④稀硫酸判断下装置能否形成原电池√√√———+++负极反应：Zn–2e-=Zn2+发生氧化反应正极反应：2H++2e-=H2↑发生还原反应电池总反应化学方程式书写要求:得失电子守恒，正、负极反应加合总反应化学方程式：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑锌铜原电池：(一)稀H2SO4为电解质ZnCuH2SO4—+Zn被腐蚀mZn减小负极质量减小H+在正极得电子产生H2正极表面有气泡产生电流表发生偏转A电解质溶液PH值变大负极反应：Zn–2e-=Zn2+发生氧化反应正极反应：Cu2++2e-=Cu发生还原反应锌铜原电池：(二)稀CuSO4为电解质ZnCuCuSO4—+Zn被腐蚀mZn减小负极质量减小Cu2+在正极得电子正极质量增加电解质溶液PH值不变负极正极反应类型氧化反应还原反应电子移动方向负极流向正极电流移动方向正极流向负极阴离子移动方向移向负极阳离子移动方向移向正极外电路内电路原电池工作原理：2.X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为：________________ZYXW负极：Al+4OH－—3e-=AlO2－+2H2O正极：2H2O+2e-=H2↑+2OH－总:2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑稀硫酸负极：Mg—2e-=Mg2+正极：2H++2e-=H2↑总：Mg+2H+=Mg2++H2↑特例1—+—+负极:Cu—2e-=Cu2+正极:2H++NO3－+e-=NO2↑+H2O总:Cu+4H++2NO3－=2NO2↑+Cu2++2H2O稀H2SO4负极：Al—3e-=Al3+正极：2H++2e-=H2↑总：2Al+6H+=2Al3++3H2↑特例2—+—+1、下列关于下图所示原电池的说法正确的是()A、铝片为正极B、正极上有H2产生C、Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D、当转移0.04mole-时，产生0.01molH2CuBCZnCuH2SO4ZnSO4盐桥—+饱和KCl琼脂溶胶盐桥作用：①形成闭合回路，维持电荷平衡②提高电池效率CuZn④稀硫酸化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池有机物燃料电池锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池化学电池的分类锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池NH4Cl、锌筒石墨棒MnO2和C碱性锌-锰干电池KOH锌锰干电池碱性锌-锰干电池负极ZnZn正极CC电解质MnO2和NH4Cl的混合物KOH和NH4Cl的混合物负极反应Zn—2e-=Zn2+Zn+2OH-—2e-=Zn(OH)2正极反应2MnO2+2NH4++2e-=2MnOOH+2NH32MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-总反应Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnOOHZn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2锌银碱性纽扣电池负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-放电过程(原电池)负极：正极：电解质：ZnAg2OKOH总反应：Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2铅蓄电池负极：正极：电解质：负极：Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O放电过程(原电池)阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+充电过程(电解池)PbPbO2H2SO4总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O负极、正极质量都增加燃料电池二次电池(充电电池)一次电池燃料电池由外设装备提供燃料和氧化剂优点:1.产物是水，清洁环保;2.能量转换率较高,超过80%(普通燃烧能量转换率30%左右);3.可以组合为燃料电池发电站,排放废弃物少,噪音低,绿色发电站。(一)氢氧燃料电池(1)中性电解质：例如Na2SO4溶液H2-2e-=2H+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O负极、正极反应加合：2H2-4e-+O2+2H2O+4e-=4H2O石墨电极(氧化反应)→负极(2)酸性电解质：H2SO4溶液负极反应：H2-2e-=2H+O2+2H2O+4e-=4OH-负极、正极反应加合：2H2-4e-+O2+4H++4e-=4H++2H2O总反应：2H2+O2=2H2O4OH-+4H+=4H2O正极反应：O2+4H++4e-=2H2O+(3)碱性电解质：KOH溶液负极反应：H2-2e-+2OH-=2H2O正极反应：O2+4e-+2H2O=4OH-H2-2e-=2H+负极、正极反应加合：2H2-4e-+4OH-+O2+4e-+2H2O=4H2O+4OH-总反应：2H2+O2=2H2O2H++2OH-=2H2O+总结：中性电解质：负极：H2-2e-=2H+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-酸性电解质：负极：H2-2e-=2H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O碱性电解质：负极：H2-2e-+2OH-=2H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-所有氢氧燃料电池→中性、酸性、碱性电解质总反应：2H2+O2=2H2O中性、酸性电解质中负极反应：H2-2e-=2H+中性、碱性电解质中正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-(二)甲烷燃料电池负极：正极：CH4O2总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O(1)中性电解质：如NaCl溶液负极：CH4-4+4正极：O2+4e-+2H2O=4OH-=CO2—8e-+8H++H2O2总反应：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O(3)碱性电解质：如KOH溶液CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O(2)酸性电解质：如HCl溶液负极：CH4—8e-+2H2O=CO2+8H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-CO2+2OH-=CO32-+H2O8H++8OH-=8H2O负极：CH4—8e-+10OH-=CO32-+7H2O+乙醇燃料电池电解质溶液C2H5OHO2H2Oab—+总反应：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O中性电解质；如NaCl溶液负极：C2H5OH—12e-+3H2O=2CO2+12H+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-负极：正极：C2H5OHO2-2+4总反应：C2H5OH+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O碱性电解质：如KOH溶液负极：C2H5OH—12e-+16OH-=2CO32-+11H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总反应：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O酸性电解质：如H2SO4溶液负极：C2H5OH—12e-+3H2O=2CO2+12H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O负极：Fe—2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总：Fe+2H+=Fe2++H2↑稀硫酸FeCu稀硫酸FeCuNaCl溶液负极：2Fe—4e-=2Fe2+正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2不同的介质不同的电极反应金属腐蚀：金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象类型化学腐蚀电化学腐蚀金属跟接触到干燥气体(如Cl2.O2等)或液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀如：钢管被原油中的含硫化合物腐蚀（更普遍）两者往往同时发生，电化学腐蚀更快，更普遍，危害更大相互联系较活泼金属被氧化金属被氧化本质有微弱电流产生无电流产生有无电流不纯金属或合金跟电解质溶液等氧化剂接触金属跟氧化性物质直接接触条件电化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀的比较电化学腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀1.金属电化学腐蚀的原理FeCH+H+H+H+H+H+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+e-正极：负极：钢铁在酸性条件下—析氢腐蚀Fe–2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑FeCFe2+Fe2+Fe2+Fe2+e-O2H2OH2OOH-OH-OH-OH-Fe–2e-=Fe2+O2+4e-+2H2O=4OH-钢铁在酸性极弱或中性条件—吸氧腐蚀2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2正极：负极：总反应：Fe(OH)2继续与空气中O2的作用4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极Fe(-)正极C(+)总反应用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换制成不锈钢，在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属。用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换锌块牺牲阳极的阴极保护法.外加电流的阴极保护法通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失电子作用，从而被保护常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。总结：金属防护的常用方法(1)在金属表面覆盖保护层:a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料.b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法.c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝.(2)改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢.(3)电化学保护法.a.牺牲阳极的阴极保护法.b.外加电流的阴极保护法.防腐措施由好到坏的顺序:外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件—排除造成腐蚀的因素