【化學(xué)】131《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池》第一課時(shí)課件(魯科版選修4)

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1、火力發(fā)電中能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？火力發(fā)電中能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？科學(xué)視野科學(xué)視野燃燒燃燒發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 化學(xué)能化學(xué)能 熱能熱能機(jī)械能機(jī)械能電能電能蒸汽蒸汽能不能直接轉(zhuǎn)化？能不能直接轉(zhuǎn)化？實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)1 將鋅片和銅片平行插入稀硫酸溶液中，觀(guān)察實(shí)將鋅片和銅片平行插入稀硫酸溶液中，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；再使鋅片和銅片接觸，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。驗(yàn)現(xiàn)象；再使鋅片和銅片接觸，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，Cu片上有氣泡產(chǎn)生實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)2動(dòng)畫(huà)模擬原電池的原理動(dòng)畫(huà)模擬原電池的原理 這種將這種將化學(xué)能化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為直接轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置叫做原電池。的裝置叫做原電池?；瘜W(xué)能化學(xué)能電能電能Gee負(fù)極正極氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)

2、Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e-，沿導(dǎo)線(xiàn)傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線(xiàn)傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)2H+2e- =H2陰離子陰離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子負(fù)極負(fù)極正極正極 陽(yáng)離子陽(yáng)離子歸歸 納納 與與 整整 理理 電極反應(yīng)總式：電極反應(yīng)總式：化學(xué)能化學(xué)能電能電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)本質(zhì)：實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等正極：較不活

3、潑的金屬、石墨等第一組實(shí)驗(yàn)第一組實(shí)驗(yàn)（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；第二組實(shí)驗(yàn)第二組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件第三組實(shí)驗(yàn)第三組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）（不可以）原電池的形成條件原電池的形成條件 電極材料均插入電極材料均插入電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液中中 兩極相連形成兩極相連形成閉合電路閉合電路1. 電極電極 兩個(gè)電極（兩個(gè)電極（活潑性不同活潑性不同） 負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬 正極：較不活潑的金

4、屬、石墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等2. 溶液溶液3. 回路回路歸歸 納納 與與 整整 理理氫氧燃料電池氫氧燃料電池交流交流研討研討 圖圖1-3一一10為一種氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)為一種氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極溶液，電極材料為石墨，氫氣和氧氣材料為石墨，氫氣和氧氣(或空氣或空氣)源源源源不斷地通到電極上。請(qǐng)你寫(xiě)出該電池的不斷地通到電極上。請(qǐng)你寫(xiě)出該電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。氫氧燃料電池的電極反應(yīng)為：氫氧燃料電池的電極反應(yīng)為：電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為： 燃料電池優(yōu)點(diǎn)燃料電池優(yōu)點(diǎn):能量利用效率高、可連續(xù)能量利用效率高、可連續(xù)使用和污染輕

5、等優(yōu)點(diǎn)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)在酸性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：在酸性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：在堿性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：在堿性條件下，氫氧燃料電池中的電極反應(yīng)：金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕與防護(hù)鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐鐵與酸反應(yīng)，鐵被腐蝕。腐蝕速率較慢。蝕。腐蝕速率較慢。鐵作負(fù)極（陽(yáng)極）被腐鐵作負(fù)極（陽(yáng)極）被腐蝕腐蝕速率較快。蝕腐蝕速率較快。實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：（按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）請(qǐng)比較下按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）請(qǐng)比較下列現(xiàn)象的異？列現(xiàn)象的異？圖一圖一 金屬表面與周?chē)奈镔|(zhì)發(fā)生化金屬表面與周?chē)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到的破壞，學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到的破壞，稱(chēng)為金屬腐蝕。稱(chēng)為金

6、屬腐蝕。金屬腐蝕分為金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕1、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理（1）、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕）、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件金屬跟非金屬單金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸質(zhì)直接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生無(wú)電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生本質(zhì)本質(zhì) 金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍1、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理實(shí)驗(yàn)二：按下圖進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：按下圖進(jìn)

7、行對(duì)比實(shí)驗(yàn)圖二圖二A無(wú)離子水無(wú)離子水AA（往水中吹二（往水中吹二氧化碳制得碳氧化碳制得碳酸溶液）酸溶液）指指針針無(wú)無(wú)偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指針偏指針偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)指針偏轉(zhuǎn)指針偏轉(zhuǎn)負(fù)極：負(fù)極： Fe - 2e- = Fe2+正極：正極： 2H+ 2e- =H2溶液反應(yīng)：溶液反應(yīng)： Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O正極：正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-請(qǐng)寫(xiě)出下列電極方程式？請(qǐng)寫(xiě)出下列電極方程式？AA鋼鐵的鋼鐵的析氫腐蝕析氫腐蝕示意示意圖圖鋼鐵的鋼鐵的吸氧腐蝕吸氧腐蝕示意示意圖圖H2

8、O1、金屬腐蝕的電化學(xué)原理、金屬腐蝕的電化學(xué)原理 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕電壓電壓 0.204V 1.433V條件條件 正極正極 負(fù)極負(fù)極 溶液溶液 析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）為例） 2H+ 2e- =H2 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- Fe - 2e- = Fe2+ Fe2+ 2OH- =Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O水膜酸度較高水膜酸度較高 水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易

9、生銹？練習(xí)練習(xí) 銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑，銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)螺^長(zhǎng)時(shí)間后變黑， 形成黑銹，形成黑銹，可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方可以采用拋光的方法恢復(fù)光澤，拋光的簡(jiǎn)單方法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)路湃胧⒂惺雏}的鋁鍋中，法是：將變質(zhì)的獎(jiǎng)?wù)路湃胧⒂惺雏}的鋁鍋中，放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去放置一段時(shí)間后，黑銹就被除去,而銀不會(huì)損失。而銀不會(huì)損失。（1）形成黑銹的原因：）形成黑銹的原因： （2）除銹的原理：）除銹的原理：4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O負(fù)極：負(fù)極： 2Al -6e- = 2Al3+正極：正極： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +

10、2Al(OH)32Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag1、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理、金屬的腐蝕的電化學(xué)原理 在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施有防腐措施的腐蝕的腐蝕小結(jié)小結(jié)改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金(如不銹如不銹鋼）。鋼）。 在金屬表面覆蓋保護(hù)層。如油漆、油脂等，電在金屬表面覆蓋保護(hù)層。如油漆、油脂等，電鍍鍍Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護(hù)層。等易氧化形成致密的

11、氧化物薄膜作保護(hù)層。電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極原電池的正極或或電解池的陰極電解池的陰極而受到保護(hù)。而受到保護(hù)。2、金屬的防護(hù)、金屬的防護(hù)（1）、金屬防護(hù)的幾種重要方法）、金屬防護(hù)的幾種重要方法原理：原理：隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。隔絕金屬與外界空氣、電解質(zhì)溶液的接觸。2、金屬的防護(hù)、金屬的防護(hù)（2）、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：）、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法： P86二、金屬的二、金屬的電化學(xué)電化學(xué)防護(hù)防護(hù)（3）、外加電源的陰極保護(hù)法：）、外加電源的陰極保護(hù)法： P86輔助陽(yáng)極輔助陽(yáng)極（不溶性）（不溶性）2、金屬的、金屬的防護(hù)防護(hù)小結(jié)小結(jié) 在同一電解質(zhì)溶液

12、中，金屬腐蝕的在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件無(wú)防腐條件例：例：下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是 (5) (2) (1)(3) (4)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 防腐防腐保利集團(tuán)在香港拍賣(mài)會(huì)上花費(fèi)

13、保利集團(tuán)在香港拍賣(mài)會(huì)上花費(fèi)3000多萬(wàn)港幣購(gòu)回在火燒多萬(wàn)港幣購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通圓明園時(shí)流失的國(guó)寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在年銅鑄的國(guó)寶在240 年后看上年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，最可能去仍然熠熠生輝不生銹，下列對(duì)起原因的分析，最可能的是的是（ D ）A.C.銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不宜被氧化；銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不宜被氧化；B.D.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；酸雨溶解洗去；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；練練 習(xí)習(xí)