c化學能轉化為電能.ppt

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1、化學能轉化為電能原電池原理及其應用,學習目標 1理解原電池工作原理和形成條件，能“制作”最簡單的原電池。 2常識性了解日常生活中常用的化學電源和新型化學電池 3了解金屬的電化學腐蝕和金屬的防腐，了解電池的污染形成和危害。,練習：隨著人們生活質(zhì)量不斷提高，廢電池必須集中處理的問題已提到議事日程，富陽市各居民區(qū)都有廢電池回收工作在進行。你認為其主要原因是 A、回收利用電池外殼的金屬材料 B、不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 C、防止電池中汞、鎘、鉛等重金屬離子對土壤和水源造成污染 D、回收電池中的石墨電極,,廣東電池廠女工職業(yè)病調(diào)查:多人死亡權益難保障,19歲的付洪琴來惠州先進電池廠打工，然而因

2、工作而產(chǎn)生鎘中毒，“好腫，從腳開始到大腿上全部是很腫的”，臨死前，她給媽媽的遺言就是：我真不該進那個廠，我進那個廠好苦啊，苦得沒法說。2006年11月中下旬，惠州市城區(qū)法院開庭審理鎘超標女工訴著名電池品牌超霸電池廠商的案子。這已經(jīng)是女工們在兩年內(nèi)第三次走到法庭要說法。,鋅片插入稀硫酸,鋅片上出現(xiàn)無色氣體,銅片插入稀硫酸,無明顯現(xiàn)象,鋅片和銅片同時插入稀硫酸,鋅片上出現(xiàn)無色氣體,鋅片和銅片上端用導線連接在一起插入稀硫酸,銅片上出現(xiàn)無色氣體,鋅片和銅片之間連電流表,銅片上出現(xiàn)無色氣體，電流表指針偏轉,用干電池判斷電流方向,Cu片為正極，鋅片為負極,問題探討：,1鋅片和銅片用導線連接后插入稀硫酸中，

3、銅片上為什么有氣泡產(chǎn)生？,2鋅片的質(zhì)量有無變化？,3寫出鋅片和銅片上變化的離子方程式。,4在原電池中如何定義電極?電極各發(fā)生什么反應?,5.溶液中離子如何定向移動?,溶液中c(H+)如何變化？,(-),(+),這種化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。,鋅片,Zn2e==Zn2+,負極,氧化反應,Zn原子,銅片,2H++2e==H2,正極,還原反應,H+離子,從Zn片通過導線流向Cu片,問題二、原電池的兩極材料如何選擇呢？,負極,還原性較強的金屬,氧化反應,負極向外電路提供電子,正極,還原性較弱的金屬或惰性電極C、Pt,還原反應,正極從外電路得到電子,1哪種裝置可以形成原電池？,2指出正、負極溶液

4、上各發(fā)生什么變化？,3電子的流動方向如何？,組成原電池的條件,有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極,電極材料均插入電解質(zhì)溶液中,兩極相連形成閉合電路,內(nèi)因條件：,有一個可以自發(fā)進行的氧化還原反應,構造條件：,1、X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為（ ）。 AXYZ BXZY CYXZ DYZX,,練習2:在鋅與鹽酸的反應過程當中,某同學為了加快反應速率,在鹽酸和鋅的混合物中滴加幾滴CuCl2溶液,請分析其機理.,請利用2FeCl3 + Fe == 3FeCl2，設計一個原電池,兩

5、個活潑性不同的電極（導體）,Fe作負極，石墨或銅等作正極,電解質(zhì)溶液,FeCl3溶液,形成閉合回路,電極反應,負極：Fe 2e- == Fe2+,正極：2Fe3+ + 2e- == 2Fe2+,金屬的電化學腐蝕：,金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。,金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。,金屬的化學腐蝕是指金屬直接與接觸到的化學物質(zhì)發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。,金屬跟電解溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫電化學腐蝕。,鋼鐵的電化學腐蝕：,1、在中性或很弱的酸性溶液中（占主要）,正極,負極,電解質(zhì)溶液,主要反應：,負

6、極：Fe 2e- == Fe2+,正極：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-,C,Fe,不純的水,在中性或很弱的酸性溶液中，鋼鐵的腐蝕叫吸氧腐蝕。,2、在酸性溶液中,主要反應：,負極：Fe 2e- == Fe2+,正極：2H+ + 2e- == H2,在酸性溶液中，鋼鐵的腐蝕叫析氫腐蝕。,1、以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是 A、黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B、生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C、鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處容易生鐵銹 D、銀質(zhì)首飾放置久了容易表面變暗,,2、用鐵片與稀硫酸反應制備氫氣時，下列措施不能使氫氣生成速率加大的是 A、加熱 B、不用稀硫酸，

7、改用98%的硫酸 C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用鐵片，改用鐵粉,,金屬的防護:,影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個方面.就金屬本性來說,金屬越活潑,就越容易被腐蝕.有些金屬比如鉻,鋁等,雖然比較活潑,但因表面可生成致密的氧化膜,使金屬鈍化,防止金屬進一步被氧化,從而保護了內(nèi)層金屬不再被腐蝕.如果金屬中的雜質(zhì)不如該金屬活潑,則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化腐蝕.,介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大,如果金屬在潮濕的空氣中,容易接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液,都容易被腐蝕.因此要注意對金屬的保養(yǎng).,金屬防護的方法很多,如可以根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金,如不銹鋼就是一種耐腐蝕的

8、合金. 又如可以在金屬的表面可以噴油漆,涂油脂,電鍍等方法使金屬和介質(zhì)隔離,起到防護的作用. 也可以采用電化學保護的方法.,炒過菜的鐵鍋沒有洗凈(含有NaCl),第二天便會因為腐蝕出現(xiàn)紅褐色的銹斑(Fe2O3nH2O)試問: 1.鐵鍋的腐蝕應屬于_________腐蝕;為什么?,2.鐵鍋腐蝕的電極反應為:_____________________,3.負極反應的產(chǎn)物會繼續(xù)發(fā)生反應,則發(fā)生反應的方程式有哪些?,3、有人設計以鉑和鋅為電極材料，埋入人體內(nèi)作某種心臟病人的心臟起搏器的能源，它依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進行工作，則其正極材料可能是 A鋅 B鉑 CO2 DH2O,

9、,4、鐵棒與石墨棒用導線連接后，浸入0.01mol/L的食鹽溶液中（其中已滴加有酚酞），可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A鐵棒附近產(chǎn)生紅色 B鐵棒被腐蝕 C石墨上放出氯氣 D石墨棒上放出氧氣,,5、據(jù)報道，美國正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸電池，它具有容量大等優(yōu)點，其電池反應為2Zn + O2 == 2ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣，有關該電池的敘述正確的是 A、鋅粒為正極，空氣進入負極參加反應 B、負極反應為：Zn 2e- == Zn2+ C、正極發(fā)生氧化反應 D、電解質(zhì)溶液肯定不是強酸,,,請判斷下列原電池裝置中的正負極，并寫出可能的電極反應：,H2SO4,1、多孔碳棒的制備：,將

10、碳電極放在高溫火焰上灼燒到紅熱，迅速浸入冷水。,2、接通S1后的反應,(接正極)4OH- - 4e-=O2+2H2O,(接負極)4H+ + 4e- = 2H2,3、斷開S1接通S2后的反應,2H2 - 4e-=4H+,為負極,O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,為正極,化學電源：,1、干電池,普通鋅錳干電池,正極,石墨棒,負極,鋅筒,電解質(zhì)溶液,調(diào)成糊狀的氯化銨,堿性鋅錳干電池,電解液改成堿液,負極改作鋅粉,主要反應：,負極：Zn 2e- ==Zn2+,正極： 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- == 2MnO(OH) + 2NH3,Zn + 2MnO2 + 2NH4+ == Z

11、n2+ + 2MnO(OH) + 2NH3,2、鉛蓄電池,正極,PbO2,負極,Pb,電解質(zhì)溶液,稀硫酸,又叫鉛酸蓄電池,主要反應：,負極：Pb + SO42- 2e- ==PbSO4,正極：PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- == PbSO4 + 2H2O,總反應：,Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O,鎳鎘蓄電池可廣泛用于收錄機、電話機,銀鋅蓄電池是一種高能電池，體積小，質(zhì)量輕,鋰電池也是一種高能電池，體積小，質(zhì)量輕,3、銀鋅紐扣電池,正極,負極,電解質(zhì)溶液,Zn + Ag2O + H2O Zn(OH)2 + 2Ag,Zn,Zn 2e-

12、= Zn2+,KOH溶液,Zn 2e- + 2OH- = Zn(OH)2,Ag2O,Ag2O 2e- + H2O = 2Ag +2OH-,4、鎳氫電池,正極,負極,MH,NiO(OH),5、氫氧燃料電池,極板為惰性電極,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,主要反應：,負極：2H2 + 4OH- 4e- ==4H2O,正極：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-,總反應：,2H2 + O2 ==2H2O,6、甲醇空氣燃料電池,2CH3OH + 3O2 + 4 OH- == 2CO32- + 6H2O,負極：2CH3OH + 16OH- 12e- ==12H2O + 2CO32-,正極：3O2 + 6

13、H2O + 12e- == 12OH-,日本水俁病事件 日本熊本縣水俁灣外圍的不知火海是被九州本土和天草諸島圍起來的內(nèi)海，水俁鎮(zhèn)是水俁灣東部的一個小鎮(zhèn)，有4萬多人居住，周圍的村莊還居住著1萬多農(nóng)民和漁民。 1925年，日本氮肥公司在這里建廠，后又開設了合成醋酸廠。1949年開始生產(chǎn)氯乙烯（C2H5Cl），1956年超過6000噸。同時工廠把沒有經(jīng)過任何處理的廢水排放到水俁灣中。1956年，水俁灣附近發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的病。這種病癥最初出現(xiàn)在貓身上，被稱為貓舞蹈癥。不久，也發(fā)現(xiàn)了患這種病癥的人?；颊呖邶X不清、步履瞞珊、面部癡呆、手足麻痹、感覺障礙、視覺喪失、震顫、手足變形，重者神經(jīng)失常，或酣睡，或興

14、奮，身體彎弓高叫，直至死亡。這種怪病就是日后轟動世界的水俁病，是最早出現(xiàn)的由于工業(yè)廢水排放污染造成的公害病。,氯乙烯和醋酸乙烯在制造過程中要使用含汞（Hg）的催化劑，這使排放的廢水含有大量的汞。當汞在水中被水生物食用后，會轉化成甲基汞（CH3HgCl）。這種劇毒物質(zhì)只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而當時由于氮的持續(xù)生產(chǎn)已使水俁灣的甲基汞含量達到了足以毒死日本全國人口2次都有余的程度。水俁灣由于常年的工業(yè)廢水排放而被嚴重污染了，水俁灣里的魚蝦類也由此被污染了。這些被污染的魚蝦通過食物鏈又進入了動物和人類的體內(nèi)。甲基汞通過魚蝦進入人體，被腸胃吸收，侵害腦部和身體其他部分。進入腦部的甲基汞會使腦萎縮，侵害神經(jīng)細胞，破壞掌握身體平衡的小腦和知覺系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，有數(shù)十萬人食用了水俁灣中被甲基汞污染的魚蝦。到2000年3月，2264人被診斷為水俁病，加上未確診病例，估計患病人數(shù)高大10，000。在花費了485億日圓（3.94億美元）和四年時間挖掘和清除沉積在海底含有汞的垃圾，再將水俁灣全部魚類等水產(chǎn)清除后，終于在1997年宣布水俁灣為安全海灣。,