化學能轉化為電能——電池
1、原電池的工作原理
(1)原電池的概念:
把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。
(2)Cu-Zn原電池的工作原理:
如圖為Cu-Zn原電池,其中Zn為負極,Cu為正極,構成閉合回路后的現(xiàn)象是:Zn片逐漸溶解,Cu片上有氣泡產生,電流計指針發(fā)生偏轉。該原電池反應原理為:Zn失電子,負極反應為:Zn→Zn2++2e-;Cu得電子,正極反應為:2H++2e-→H2。電子定向移動形成電流?偡磻獮椋篫n+CuSO4=ZnSO4+Cu。
(3)原電池的電能
若兩種金屬做電極,活潑金屬為負極,不活潑金屬為正極;若一種金屬和一種非金屬做電極,金屬為負極,非金屬為正極。
2、化學電源
(1)鋅錳干電池
負極反應:Zn→Zn2++2e-;
正極反應:2NH4++2e-→2NH3+H2;
(2)鉛蓄電池
負極反應:Pb+SO42-PbSO4+2e-
正極反應:PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O
放電時總反應:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
充電時總反應:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
(3)氫氧燃料電池
負極反應:2H2+4OH-→4H2O+4e-
正極反應:O2+2H2O+4e-→4OH-
電池總反應:2H2+O2=2H2O
3、金屬的腐蝕與防護
(1)金屬腐蝕
金屬表面與周圍物質發(fā)生化學反應或因電化學作用而遭到破壞的過程稱為金屬腐蝕。
(2)金屬腐蝕的電化學原理。
生鐵中含有碳,遇有雨水可形成原電池,鐵為負極,電極反應為:Fe→Fe2++2e-。水膜中溶解的氧氣被還原,正極反應為:O2+2H2O+4e-→4OH-,該腐蝕為“吸氧腐蝕”,總反應為:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2又立即被氧化:4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)3分解轉化為鐵銹。若水膜在酸度較高的環(huán)境下,正極反應為:2H++2e-→H2↑,該腐蝕稱為“析氫腐蝕”。
(3)金屬的防護
金屬處于干燥的環(huán)境下,或在金屬表面刷油漆、陶瓷、瀝青、塑料及電鍍一層耐腐蝕性強的金屬防護層,破壞原電池形成的條件。從而達到對金屬的防護;也可以利用原電池原理,采用犧牲陽極保*。也可以利用電解原理,采用外加電流陰極保*。
一、概念判斷:
1、氧化還原反應的實質:有電子的轉移(得失)
2、氧化還原反應的特征:有化合價的升降(判斷是否氧化還原反應)
3、氧化劑具有氧化性(得電子的能力),在氧化還原反應中得電子,發(fā)生還原反應,被還原,生成還原產物。
4、還原劑具有還原性(失電子的能力),在氧化還原反應中失電子,發(fā)生氧化反應,被氧化,生成氧化產物。
5、氧化劑的氧化性強弱與得電子的難易有關,與得電子的多少無關。
6、還原劑的還原性強弱與失電子的難易有關,與失電子的多少無關。
7、元素由化合態(tài)變游離態(tài),可能被氧化(由陽離子變單質),
也可能被還原(由陰離子變單質)。
8、元素價態(tài)有氧化性,但不一定有強氧化性;元素態(tài)有還原性,但不一定有強還原性;陽離子不一定只有氧化性(不一定是價態(tài),,如:Fe2+),陰離子不一定只有還原性(不一定是態(tài),如:SO32-)。
9、常見的氧化劑和還原劑:
10、氧化還原反應與四大反應類型的關系:
置換反應一定是氧化還原反應;復分解反應一定不是氧化還原反應;化合反應和分解反應中有一部分是氧化還原反應。
二、氧化還原反應的表示:(用雙、單線橋表示氧化還原反應的電子轉移情況)
1、雙線橋:“誰”變“誰”(還原劑變成氧化產物,氧化劑變成還原產物)
2、單線橋:“誰”給“誰”(還原劑將電子轉移給氧化劑)
三、氧化還原反應的分析
1、氧化還原反應的類型:
(1)置換反應(一定是氧化還原反應)
2CuO+C=2Cu+CO2SiO2+2C=Si+2CO
2Mg+CO2=2MgO+C2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑
2Br-+Cl2=Br2+2Cl–Fe+Cu2+=Fe2++Cu
(2)化合反應(一部分是氧化還原反應)
2CO+O2=2CO23Mg+N2=Mg3N2
2SO2+O2=2SO32FeCl2+Cl2=2FeCl3
(3)分解反應(一部分是氧化還原反應)
4HNO3(濃)=4NO2↑+O2↑+2H2O2HClO=2HCl+O2↑
2KClO3=2KCl+3O2↑
(4)部分氧化還原反應:
MnO2+4HCl(濃)=MnCl2+Cl2↑+2H2O
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+2H2SO4(濃)=CuSO4+SO2↑+2H2O