《鲁科版化学反应原理》原电池课件(2课时)--张艳红
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第1课时
山东省临朐第一中学化学组 张艳红
本课时要点
1、形成原电池的前提条件
2、构成原电池的组成条件
3、原电池的工作原理：
正负极的判断、 电极反应、 电子流向、 离子定向移动方向
4、原电池原理的简单应用
5、化学电源
互动探究 下列装置能否有电流产生
Zn
A
Cu
C
A
Fe
H2SO4
√
Cu
Cu
H2SO4
A
√
Cu
H2SO4
ZnSO4
H2SO4
三、原电池原理的简单应用
1、比较金属的活泼性
X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸 盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y 组成原电池时，Y为电池的负极。X、 Y、Z三种金属的活动性顺序为
A．X＞Y＞Z C．Y＞X＞Z C．Y＞X＞Z
B．X＞Z＞Y D．Y＞Z＞X
2、设计原电池
废铁
同步巩固训练
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 中性或弱源自文库 性，发生
吸氧 正极： 腐蚀,电极反应式为：负极：
O2+2H2O+4e-→4OH－ Fe–2e-→Fe2+
,
（2） 若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-→Fe2+ 正极：
化学电源分类
（1）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧 化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。 （2）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使 电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池可充电电 池都是二次电池。可充电池放电是原电池原理，充电 是电解池原理。（P23）
（3）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料 或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气等作为负极的 反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
Fe
Zn
A
盐桥
C2H5OH
H2SO4
√
CuSO4
一、构成原电池的条件
前提条件 能自发进行的氧化还原反应 组成条件 (1) 两个相连的电极 活泼性不同的金属（或一种为非金属导体如： 碳棒)， 较活泼的金属为负极，较不活泼的金 属或非金属导体为正极．
(2) 必须有电解质溶液，形成闭合回路。
二、原电池原理
氧化反应 得到电子 还原反应
得失 电子 氧化 还原 活泼 性
阴阳离 子导电
负极（Zn）﹥正极（Cu）
注意：化合价升高被氧化，化合价降低被还原
1、盐桥：在U型管 中装满用饱和KCl 溶液和琼胶作成的 冻胶。
2、盐桥的作用： 离子在盐桥中能够定 向移动，通过盐桥将两个 隔离的电解质溶液连接起 来，可使电流传导。
2Fe-4e=2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
二、金属的防护方 法
思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金 属腐蚀的方法？
【P28】
联想.质疑
铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在 潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么 当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 电池总反应： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4、金属腐蚀的原理 负极：(Fe) Fe-2e=Fe2+ 正极：(Cu) O2+2H2O+4e-=4OH-
2、酸性氢氧燃料电池
电池反应：2H2+O2=2H2O 3、碱性甲烷燃料电池（KOH溶液）
4※
第1课时结束
第2课时 金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1.定义： 金属表面与周围的物质发生化学反应或因 电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。 化学腐蚀
2.金属腐蚀的类型：
电化腐蚀
（更普遍）
失e金属阳离子 3.金属腐蚀的本质 金属原子 氧化反应
• 燃料电池的常见类型及优点（见P25下方两段）
【合作探究】
试写出下列电池的电极反应和电池反应：
（1）碱性氢氧燃料电池
电池反应：2H2+O2=2H2O
小结燃料电池电极反应式的书写方法
1、先写出燃烧反应化学方程式，以确定与 O2的反应比例，确定负极失电子数 2、先写负极再写正极，两者得失电子数相 等时再相加得总式 3、时刻注意电解质溶液的酸碱性，判断如 何参与电极反应
下列反应能否设计为原电池，如果能，将其设计为 原电池，并写出有关电极反应及总反应方程。 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
负极（ Cu ）：Cu → Cu2+ + 2e正极（Ag）：2Ag+ + 2e- → 2Ag 总反应： 2Ag+ + Cu=2Ag + Cu2+
Ag
AgNO3 溶液
四 化学电源
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法。
金属的电化学防护
3、阴极电保护法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两 原理 ：
个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流 电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防 止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
2、铅蓄电池
负极：金属铅 正极：PbO2 电解质溶液：30% H2SO4溶液 试写出电极反应式。
注意：可充电池充电时， 负极接电源负极， 正极接电源正极
3、新型燃料电池
• 原理相同：
• 工作时发生的仍然是氧化还原反应
• 特点：
• 工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时 将电极产物不断排出电池。
这种装置能将化学能 转变为电能，也称为原 电池（Primary Cell）
3、双液原电池优点： 可以获得单纯的电极反应，便 于分析电极反应；最大程度的将化学能转化为电能。
练习：
为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀 H2SO4-Cu”组成的原电池（左下图）进行简单改 装？
A
Cu Zn A
Zn
Fe2+ OHH 2O 2eCu Fe
Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
O2 Cu
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
负极：(Fe) Fe-2e=Fe2+ 正极：(Cu) O2+2H2O+4e-=4OH电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 电池总反应： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 有人将还原的电极（正极） 的电极反应写为：
2H++2e-→H2↑
。
2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5) (2) (1) (3) (4)
金属腐蚀快慢规律：做电解池阳极>做原电池负极> 一般腐蚀>有防腐措施（作原电池正极>做电解池阴 极）
防腐措施由好到坏的顺序如下： 阴极电保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞一般防腐条 件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
1、覆盖保护层（电镀）
衣架和电线的外面包 上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位”选 用油脂来防锈，为什么不能用油
生活中常见的一些防护措施
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 健身器材刷油漆以防锈 上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
金属的电化学防护
2、牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）
原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属 做正极，不反应，起到保护作用；而活 泼金属反应受到腐蚀。航海船只的船底 四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极（负 极）保护法来保护船体的。
这两种写法反映了反应条件有什么区别？
O2+4H++4e- =2H2O
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
5、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀 条 件 水膜呈酸性 吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱
负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+ 电 正极C(+) 2H++ 2e－ = H ↑ 2 极 总反应: 反 应 Fe + 2 H+ == Fe2+ H2↑ 联 系
1.干电池（普通锌锰电池）
电极反应方程式：
负极： Zn – 2e = Zn
-
2+
正极： 2MnO + 2NH + 2 4 + 2e- = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O 反应总的方程式 2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+
碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵 做电解质，结构如图1—3—8所示， 其电极反应为：
第2课时结束
e负极 Zn Cu 正极
Zn2+
OH-
Cu2+
Cu
硫酸铜溶液
注意：离子定向移动时非常缓慢
原电池
电子导电
概念：把化学能转化为电能的装置
电极 负极 电极 反应
(Zn)
正极
(Cu)
Zn-2e-→Zn2+
Cu2++2e-→Cu
Zn
外电路Cu 电池 反应 内电路
CuSO4
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
失去电子
山东省临朐第一中学化学组 张艳红
本课时要点
1、形成原电池的前提条件
2、构成原电池的组成条件
3、原电池的工作原理：
正负极的判断、 电极反应、 电子流向、 离子定向移动方向
4、原电池原理的简单应用
5、化学电源
互动探究 下列装置能否有电流产生
Zn
A
Cu
C
A
Fe
H2SO4
√
Cu
Cu
H2SO4
A
√
Cu
H2SO4
ZnSO4
H2SO4
三、原电池原理的简单应用
1、比较金属的活泼性
X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸 盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y 组成原电池时，Y为电池的负极。X、 Y、Z三种金属的活动性顺序为
A．X＞Y＞Z C．Y＞X＞Z C．Y＞X＞Z
B．X＞Z＞Y D．Y＞Z＞X
2、设计原电池
废铁
同步巩固训练
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 中性或弱源自文库 性，发生
吸氧 正极： 腐蚀,电极反应式为：负极：
O2+2H2O+4e-→4OH－ Fe–2e-→Fe2+
,
（2） 若液面下降，则溶液呈 酸 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-→Fe2+ 正极：
化学电源分类
（1）一次化学电源 电池中的反应物质进行一次氧 化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。 （2）二次化学电源 二次电池在放电后经充电可使 电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池可充电电 池都是二次电池。可充电池放电是原电池原理，充电 是电解池原理。（P23）
（3）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料 或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气等作为负极的 反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
Fe
Zn
A
盐桥
C2H5OH
H2SO4
√
CuSO4
一、构成原电池的条件
前提条件 能自发进行的氧化还原反应 组成条件 (1) 两个相连的电极 活泼性不同的金属（或一种为非金属导体如： 碳棒)， 较活泼的金属为负极，较不活泼的金 属或非金属导体为正极．
(2) 必须有电解质溶液，形成闭合回路。
二、原电池原理
氧化反应 得到电子 还原反应
得失 电子 氧化 还原 活泼 性
阴阳离 子导电
负极（Zn）﹥正极（Cu）
注意：化合价升高被氧化，化合价降低被还原
1、盐桥：在U型管 中装满用饱和KCl 溶液和琼胶作成的 冻胶。
2、盐桥的作用： 离子在盐桥中能够定 向移动，通过盐桥将两个 隔离的电解质溶液连接起 来，可使电流传导。
2Fe-4e=2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍。
二、金属的防护方 法
思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金 属腐蚀的方法？
【P28】
联想.质疑
铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在 潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么 当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？
电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 电池总反应： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4、金属腐蚀的原理 负极：(Fe) Fe-2e=Fe2+ 正极：(Cu) O2+2H2O+4e-=4OH-
2、酸性氢氧燃料电池
电池反应：2H2+O2=2H2O 3、碱性甲烷燃料电池（KOH溶液）
4※
第1课时结束
第2课时 金属的腐蚀与防护
一、金属的腐蚀
1.定义： 金属表面与周围的物质发生化学反应或因 电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。 化学腐蚀
2.金属腐蚀的类型：
电化腐蚀
（更普遍）
失e金属阳离子 3.金属腐蚀的本质 金属原子 氧化反应
• 燃料电池的常见类型及优点（见P25下方两段）
【合作探究】
试写出下列电池的电极反应和电池反应：
（1）碱性氢氧燃料电池
电池反应：2H2+O2=2H2O
小结燃料电池电极反应式的书写方法
1、先写出燃烧反应化学方程式，以确定与 O2的反应比例，确定负极失电子数 2、先写负极再写正极，两者得失电子数相 等时再相加得总式 3、时刻注意电解质溶液的酸碱性，判断如 何参与电极反应
下列反应能否设计为原电池，如果能，将其设计为 原电池，并写出有关电极反应及总反应方程。 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
负极（ Cu ）：Cu → Cu2+ + 2e正极（Ag）：2Ag+ + 2e- → 2Ag 总反应： 2Ag+ + Cu=2Ag + Cu2+
Ag
AgNO3 溶液
四 化学电源
用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换
锌块
航海的船只 的船底四周 镶嵌锌块 （白色）， 就是利用牺 牲阳极的阴 极保护法。
金属的电化学防护
3、阴极电保护法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两 原理 ：
个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流 电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防 止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
2、铅蓄电池
负极：金属铅 正极：PbO2 电解质溶液：30% H2SO4溶液 试写出电极反应式。
注意：可充电池充电时， 负极接电源负极， 正极接电源正极
3、新型燃料电池
• 原理相同：
• 工作时发生的仍然是氧化还原反应
• 特点：
• 工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时 将电极产物不断排出电池。
这种装置能将化学能 转变为电能，也称为原 电池（Primary Cell）
3、双液原电池优点： 可以获得单纯的电极反应，便 于分析电极反应；最大程度的将化学能转化为电能。
练习：
为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀 H2SO4-Cu”组成的原电池（左下图）进行简单改 装？
A
Cu Zn A
Zn
Fe2+ OHH 2O 2eCu Fe
Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
O2 Cu
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
负极：(Fe) Fe-2e=Fe2+ 正极：(Cu) O2+2H2O+4e-=4OH电解质溶液： 空气中的SO2 , CO2溶于水膜中 电池总反应： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 有人将还原的电极（正极） 的电极反应写为：
2H++2e-→H2↑
。
2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5) (2) (1) (3) (4)
金属腐蚀快慢规律：做电解池阳极>做原电池负极> 一般腐蚀>有防腐措施（作原电池正极>做电解池阴 极）
防腐措施由好到坏的顺序如下： 阴极电保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞一般防腐条 件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
1、覆盖保护层（电镀）
衣架和电线的外面包 上一层塑料层
某些工具的“机械转动部位”选 用油脂来防锈，为什么不能用油
生活中常见的一些防护措施
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀 健身器材刷油漆以防锈 上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
金属的电化学防护
2、牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）
原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属 做正极，不反应，起到保护作用；而活 泼金属反应受到腐蚀。航海船只的船底 四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极（负 极）保护法来保护船体的。
这两种写法反映了反应条件有什么区别？
O2+4H++4e- =2H2O
后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 · 2O nH （铁锈）
5、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀 条 件 水膜呈酸性 吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱
负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+ 电 正极C(+) 2H++ 2e－ = H ↑ 2 极 总反应: 反 应 Fe + 2 H+ == Fe2+ H2↑ 联 系
1.干电池（普通锌锰电池）
电极反应方程式：
负极： Zn – 2e = Zn
-
2+
正极： 2MnO + 2NH + 2 4 + 2e- = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O 反应总的方程式 2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+
碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵 做电解质，结构如图1—3—8所示， 其电极反应为：
第2课时结束
e负极 Zn Cu 正极
Zn2+
OH-
Cu2+
Cu
硫酸铜溶液
注意：离子定向移动时非常缓慢
原电池
电子导电
概念：把化学能转化为电能的装置
电极 负极 电极 反应
(Zn)
正极
(Cu)
Zn-2e-→Zn2+
Cu2++2e-→Cu
Zn
外电路Cu 电池 反应 内电路
CuSO4
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
失去电子