2019-2020年高三化學 第三節(jié) 化學能轉(zhuǎn)化為電能 原電池復習教案.doc

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2019-2020年高三化學 第三節(jié) 化學能轉(zhuǎn)化為電能 原電池復習教案 [參考資料] 1、原電池的正負極的判斷方法 （1）由組成原電池的兩極電極材料判斷。一般是活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 （2）根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。 （3）根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負極。 （4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，其正極總是得電子發(fā)生還原反應。 （5）根據(jù)電極現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負極，增重或有氣泡放出的一極為正極。 2、原電池的應用 （1）加快氧化還原反應的速率 如①實驗室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反應制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和粗鋅、稀H2SO4的溶液形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。 ②如果用純Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同樣會加快產(chǎn)生H2的速率，原因是Cu2++Zn Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4的溶液中形成原電池，加快了鋅的腐蝕，產(chǎn)生H2的速率加快。 （2）比較金屬的活動性強弱 例如：有兩種金屬A和B，用導線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出A是負極，B是正極；由原電池原理可知，金屬活動性A>B，即原電池中，活潑性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。 （3）設計原電池 例如：利用Cu+2FeCl3 2FeCl2+CuCl2的氧化還原反應設計原電池，由反應式可知：Cu失去電子作負極，F(xiàn)eCl3(Fe3+)在正極上得到電子，且作電解質(zhì)溶液，正極為活潑性比Cu弱的金屬離子或?qū)щ姷姆墙饘俚?。如圖： 負極(Cu)—2e— Cu2+(氧化反應) 正極(C)：2Fe3++2e— 2Fe2+(還原反應) （4）金屬的腐蝕（從理論上揭示鋼鐵腐蝕的主要原因） 金屬腐蝕的本質(zhì)是：M—ne— Mn+發(fā)生氧化反應，氧化金屬（如Fe）的最主要的氧化劑是空氣中的O2，其次是酸性電解質(zhì)溶液中的H+。 腐蝕規(guī)律： ①原電池腐蝕中，兩金屬活動性相差越大，活潑金屬腐蝕越快。 ②對同樣的電極，強電解質(zhì)引起的腐蝕>弱電解質(zhì)引起的腐蝕>非電解質(zhì)引起的腐蝕。 【多彩化學】電池的服務壽命 電池是一種化學物質(zhì)，因而也是有一定服務壽命的，諸如干電池（包括普通的堿性電池）等一次電池是不能充電的，服務壽命當然只有一次。對于充電電池，一般我們以充電次數(shù)來衡量其服務壽命的長短。鎳鎘電池的循環(huán)使用壽命在300~700次左右，鎳氫電池的可充電次數(shù)一般為400~1000次，鋰離子電池為500~800次。充電電池的服務壽命不僅受制作電池采用的原料、制作工藝等因素的影響，還與電池的充放電方法及實際使用情況有密切關系。例如，某人于1985年開始使用的6節(jié)HITACHI（日立）鎳鎘電池，一直到現(xiàn)在還在繼續(xù)使用，只是電池容量有些降低了?？磥?，只要使用方法合理，充電電池是完全可以達到甚至大大超過標稱的服務壽命的。 質(zhì)子交換膜燃料電池 質(zhì)子交換膜燃料電池以磺酸型質(zhì)子交換膜為固體電解質(zhì)，無電解質(zhì)腐蝕問題，能量置換效率高，無污染，可室溫快速啟動。質(zhì)子交換膜燃料電池在固定電站、電動車、軍用特種電源、可移動電源等方面都有廣闊的應用前景，尤其是電動車的最佳驅(qū)動電源。它已成功地用于載人的公共汽車和奔馳轎車上。 彎曲異形的高分子電池 現(xiàn)在另外一種新型電池-高分子電池，也被各大手機廠商看好。其實高分子電池只是一個泛稱，一般指構(gòu)成電池的正極、負極與電解質(zhì)三要素中，至少有一項使用高分子作為主要材料。目前高分子主要被應用在正極與電解質(zhì)。由于使用高分子取代電池中的電解液，因此不必再有為了封閉液狀電解液的外部殼子，所以這樣電池可以從根本上避免漏液的問題；而且電池內(nèi)部是膠態(tài)的固體，所以可以制成薄型電池，在2.6V、400mAh容量的情況下其厚度只有0.5mm；還可以設計成多種形狀，這種電池最大可彎曲90度左右。這在一些“異形”手機中是相當方便應用的。 固體氧化物燃料電池采用固體氧化物作為電解質(zhì)，除了高效，環(huán)境友好的特點外，它無材料腐蝕和電解液腐蝕等問題；在高的工作溫度下電池排出的高質(zhì)量余熱可以充分利用，使其綜合效率可由50%提高到70%以上；它的燃料適用范圍廣，不僅能用H2，還可直接用CO、天然氣(甲烷)、煤汽化氣、碳氫化合物、NH3、H2S等作燃料。這類電池最適合于分散和集中發(fā)電。