新课标人教版化学必修Ⅱ
第二章　第二节化学能与电能 (第2课时）
判断下列几个学生设计的装置，能形成原电池的是？
写出下列原电池的电极反应、总反应
1、Cu—Fe与稀硫酸
2、Zn—石墨与稀硫酸
3、Fe—Ａl与稀硫酸
4、Cu—Zn与CuCl2溶液
5、Fe—Zn与一个西红柿
6、Cu—石墨与FeCl3溶液
7、 Fe—Zn与CuCl2溶液
二、发展中的化学电源
1.干电池
锌锰干电池：
属于一次性电池，
其负极反应为
正极反应为 2NH4++ 2e- 2NH3 + H2
广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等。
2.充电电池：
充电电池又称二次电池，能够重复使用
至一定的周期。
铅蓄电池：最早使用的充电电池，它是用
硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极
板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵
状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。
铅蓄电池电极反应：
负极：Pb + SO42-—2e-＝PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝
PbSO4 + 2H2O
铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：

PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
放电

充电
镍镉充电电池：它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。它以Cd为负极，NiO(OH)为正极，
KOH为电解液。广泛用于收录机、无线对
讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等，但有毒。
锂离子电池：它是新一代可充电的绿色电池
现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功耗电器的主流。
负极：Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2
正极2NiO(OH) +2H2O+2e-= 2Ni(OH)2+2OH-
镍氢电池充电电池 负极： H2 +2OH-- 2e- = 2H2O
燃料电池：它是一种高效、环境友好的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（负极） ；
电解液 ；空气／氧气电极（正极） 。
3、燃料电池
氢氧燃料电池的工作原理是：负极氢气被氧化失去电子，或称“燃烧掉了”。这些负电子流到电池的正极，同时，余下的氢离子通过电解液被送到正极。 在正极，与氧气发生反应并从正极吸收电子。这一反应的产品是电流、热量和水。
负极H2：2H2-4e- =4H+
正极O2：O2+2H2O +4e- =4OH-
总反应： 2H2+ O2 =2H2O
氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。
航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为______________ _。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为
____________ ________。
O2+4e-+4H+=2H2O
2H2-4e-+4OH-=4H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
【知识拓展】
新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH
溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧
气。电极反应：
负极：CH4 + 10OH- - 8e-＝CO32- + 7H2O

正极：2O2 + 4H2O + 8e-＝8OH-

总反应：
CH4 + 2O2 + 2KOH＝K2CO3 + 3H2O
钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，
银-锌钮扣电池
负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O
正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH-
总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag
4、其它电池
铝-空气-海水电池
负极：4Al-12e—=4Al3+，
正极：3O2+6H2O+12e—=12OH—
总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
锂电池（非水有机溶剂电解液）
负极：2Li-2e—=2Li+，正极：I2+2e—=2I—，
总反应：2Li+I2=2LiI
跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。
（1）利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。 （2）碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。 （3）负极：2Fe - 4e-===2 Fe2+，
正极：O2+2H2O +4e- =4OH-，
总反应方程式是：4 Fe+3O2+6H2O=== 4Fe(OH)3
市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量的铁锈存在，请回答下列问题：
（1）热敷袋使用时，为什么会放出热量？
（2）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？
（3）试写出有关的电极反应式和化学方程式。
蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：

下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是( ) A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极 B．蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中 C．充电时，阴极上的电极反应为： D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动
解析：蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属，A正确。放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+离子。由于负极——Fe的附近聚集较多的Fe2+离子，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。充电时蓄电池起电解池作用，充电时电源的负极应与蓄电池的负极（Fe，此时作为电解池的阴极）相连接，发生还原反应。C正确。反应是在碱性溶液中进行的，B不正确。答案：B、D。
有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-
②负极上CH4失去电子，电极反应式：
CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-
④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④
A
熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
负极反应式: ,
正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-
总电池反应 式: .
2CO+2CO32--4e- =4CO2
2CO+O2=2CO2
解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-== 2CO32- 。
原电池原理的应用：
１)利用原电池原理设计新型化学电池；
２)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；
３)进行金属活动性强弱比较；
４)电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。
金属腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀
化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
电化学腐蚀：金属或合金因发生原电池反应所引起的腐蚀。金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。
电化学腐蚀主要包括吸氧腐蚀和析氢腐蚀
吸氧腐蚀与析氢腐蚀（以钢铁为例）
水膜呈弱酸性或中性
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+
水膜呈酸性
2H++2e-=H2↑
Fe-2e-=Fe2+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 +2H2O+ O2= 4Fe(OH)3
4Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
金属的防腐
1、改变金属的内部结构。如：把Ni、Cr等加到普通钢里制成不锈钢。
2、覆盖保护层：。
a ：涂油漆、油脂、搪瓷、塑料等
3、电化学保护法：多采用牺牲阳极保护法。
b ：电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）
1、下列实验室制取少量气体的方法最好的是
（ ）
A、加热高锰酸钾溶液制取氧气
B、用碳酸钙和稀硫酸制取二氧化碳
C、用纯锌和稀硫酸制取氢气
D、用粗锌和稀硫酸制取氢气
D
2、钢铁表面镀有下列金属时，当镀层部分被破坏时，铁不易被腐蚀的是 （ ）
A、Sn B、Zn
C、Cu D、Ag
B
3、对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是 （ ）
①锌片溶解了32.5g ②锌片增加了32.5g
③铜片上析出1g氢气 ④铜片上析出2 g 氢气
A、 ① 和③ B、 ① 和④
C、 ② 和③ D、 ② 和④
A