第二节 化学能与电能 第 三 课 时
二、发展中的化学电源 一次性电池：如干电池 化学电池 二次电池（可充电电池）：铅蓄电池等 燃料电池：氢氧燃料电池
(2)干电池的负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么? 思考题 1、干电池结构及电极反应原理 (1)干电池的构造是什么样的? (2)干电池的负极和正极分别是什么?电解质溶液又是什么? (3)干电池使用久了会发生什么现象?
干电池结构及电极反应原理 干电池 负极：Zn – 2e- = Zn2+ 正极：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 （负极） （正极） 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 正极：2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 总反应：Zn +2NH4+= Zn2++ 2NH3+H2 2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2 其他干电池： 碱性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池等 优点：携带方便 缺点：电量小，污染大
2、铅蓄电池 负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O 其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等 优点：可反复使用 缺点：污染大
3.锂电池 用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。优点：质量轻、电压高、工效高和贮存寿命长。用途：用于电脑、照相机、手表、心脏起搏器上，及火箭、导弹等的动力电源。
4、新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池 使用燃料电池的汽车 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
Pt电极 H2 O2 氢氧燃料电池模拟 KOH
填写表格 电池名称 氢氧碱性燃料电池 正极 负极 总反应式 有什么燃料可以代替氢气 燃料电池的发展前景 2H2+4OH--4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 2H2+4OH--4e-=4H2O 2H2O+O2=2H2O 21世纪，燃料电池是一种广泛使用的电源
燃料电池电极反应式的书写 燃料电池的电极反应式书写 负极: 正极: KOH [例题] 今有2H2+O2====2H2O反应，构成燃料电池,KOH作电解质,则负极通的应是______， 正极通的应是_______, 电极反应式分别为: H2 O2 负极: 2H2+4OH一4e一=4H2O 正极: O2+2H2O+4e一=4OH一
原电池电极反应式的书写 燃料电池的电极反应式书写规律: ①写出燃烧反应的化学方程式； ②根据电解液改写燃料电池总反应； ③写出较简单的电极反应式; ④由燃料电池总反应减去电极反应式得另一极的电极反应式。
变式： 如把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质溶液, 则电极反应式分别为: 燃料电池电极反应式的书写 变式： 如把KOH溶液改为稀H2SO4作电解质溶液, 则电极反应式分别为: 负极: 2H2—4e一=4H+ 正极: O2+4e一+4H+=2H2O （总反应式：2H2+O2===2H2O）
废电池对环境的危害 电池中含有汞、镉、铅等有毒金属。随意丢弃废电池会对环境造成严重的污染。 上世纪50年代，震惊世界的日本“水俣病”就是因汞中毒引起的。
减 少 污 染 节 约 资 源
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 练习1 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ） A．利用电池外壳的金属材料 B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D．回收其中石墨电极 B
金属的腐蚀 1、化学腐蚀： 2、电化学腐蚀 铁的析氢腐蚀 铁的吸氧腐蚀 钢铁的吸氧腐蚀示意图 3、金属的防护
4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性。 水膜呈中性或酸性很弱。 电极反应 负极Fe(- ) CO2+H2OH2CO3 H++HCO 3- 电极反应 负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+ 2Fe-4e=2Fe2+ 正极C(+) 2H++2e=H2↑ O2+2H2O+4e=4OH- 总反应: 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O （铁锈） 联系 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
牺牲阳极的阴极保护法示意图 防止钢铁腐蚀：在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如Zn），组成原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到保护。
五.原电池的应用 (1)制作干电池、蓄电池、高能电池等。 例.选择适宜的材料和试剂设计一个原电池,以便完成下列反应: FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2. 画出原电池的示意图并写出电极反应式. 石墨 Cu FeCl3溶液 负极（铜）： Cu－2e－=Cu2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e－=2Fe2+
【问题】：用铝片、石墨、稀硫酸溶液设计一个原电池 Al 稀硫酸 （1）画出装置图，并说明 反应的现象； （2）判断正负极，并写出电极反应式； （3）写出总反应的离子方程式。
铝-空气-海水电池 1991年，我国首创用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。 试指出正、负极，并写出电极反应式： 负极： 4A1-12e- ＝ 4A13+ 正极： 3O2+6H2O+12e- ＝12OH- 电池总反应式为： 4A1+3O2+6H2O＝4A1(OH)3
(2)比较金属活动性强弱。 （C） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出； 例.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是 （C） A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出； B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多； C.将甲乙作电极，CuSO4溶液作电解质溶液组成原电池时甲是负极； D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
练习 现有A、B、C、D四种金属，把A、B分别浸入稀硫酸中，产生气泡都很慢；把C、D分别浸入稀硫酸中，产生气泡都很快；把A、B用导线连接浸入稀硫酸中时， A上有气泡析出；把C浸入D的硝酸盐溶液中，C的表面有D析出。这四种金属的活动性顺序由强到弱为 C＞D＞B＞A
(3)比较反应速率 A.纯锌和1mol/L 硫酸； 例.下列制氢气的反应速率最快的是 B.纯锌和18 mol/L 硫酸； （ D ） A.纯锌和1mol/L 硫酸； B.纯锌和18 mol/L 硫酸； C.粗锌和 1mol/L 硝酸； D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
(4)比较金属腐蚀的快慢 例.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 原电池的负极 >自然条件下的腐蚀 >原电池的正极 (2) (1) (3) 原电池的负极 >自然条件下的腐蚀 >原电池的正极
练 习 1。 如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1） 若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 练 习 1。 如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： （1） 若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： , 正极： ； 中性或碱性 吸氧 2Fe–4e-＝2Fe2+ O2+2H2O+4e-＝4OH－ 酸性 （2） 若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极： 正极： 。 析氢 Fe–2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑
2、镍—镉可充电电池可发生如下反应： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O 由此可知，该电池的负极材料是 放电 Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O 充电 由此可知，该电池的负极材料是 （ D ） A. Cd, B. NiO(OH), C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
3.有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H2速率相近，试设计一个实验比较M、N两种金属的活泼性。
4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)