高中化学原电池 化学电源

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1、 考纲要求命题走向1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方 程式。 2了解常见化学电源的种类及其工作原理。1.纵览20082013年的广东高考：(1)原电池原理； (2)电极反应的书写； (3)新型化学电源分析；多以选择题呈现，试题难度较大。22014年预测：预计高考仍将以传统选择题为主，题目选材会更加新颖。基于此，我们在复习时注重从原电池原理角度分析新型化学电源，以“负极氧化正还原”原则从理论上进行分析。复习重点和难点1、原电池的构成的条件和电极的判断2、常见的化学电源的构成原理和电极反应3、燃料电池的电极反应方程式：4、原电池电解质溶液离子的移动方向的判断氢氧燃料电池 有机燃料

2、电池在酸碱环境中的书写方 法和技巧（难点）5、原电池原理的应用 （1）金属单质的活泼性 （2）金属与酸反应的速度问题 （3）氧化还原反应二次电池的问题 （4）胶体的电泳现象和矿尘的净化 （5）金属的腐蚀和防护3.原电池构成条件: (1)两个_的电极。 (2)将电极插入_中。 (3)用导线连接电极构成_。 (4)能自发进行的_。1.原电池装置能量转化： 转化为 。 2.原电池的电极: (1)原电池的负极 金属发生反应向外电路 电子 (2)原电池的正极 金属(或惰性电极如石墨)发生 外电路提供的电子化学能电能活泼 氧化提供 不活泼 还原反应接受活泼性不同 电解质溶液 闭合回路 氧化还原反应一、原电

3、池及其工作原理电极名称负极正极电极材料_电极反应反应类型氧化反应还原反应电子流向由 沿导线流向_盐桥中离子 移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向 正极，Cl移向负极4工作原理(以锌铜原电池为例，如图所示)ZnCu负极正极Zn2e =Zn2Cu22e =Cu【要点2】如何判断原电池的正负极？原电池判定：先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无 外接电源者可能为原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定 ，主要思路是“四看”：一看电极：两极为导体且活泼性不同 ；再看溶液：两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合 回路或两极接触；四看本质：有无自发氧化还原反应发生。【要点1】如何判定原电池装置？1分析

4、下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2大本P122B2(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一 段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的pH_(填“变小”“增大”或“不变”)。(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的 pH_(填“变小”“增大”或“不变”)。大本P122变小增大变小变小电池负极反应正极反应总反应式碱性锌锰 电池 （一次电 池）_ _ _2M

5、nO22H2O 2e =2MnOOH 2OH_ _ _ _铅蓄电池 （二次电 池/可充电 电池） Pb(s)PbO2 (s)2H2SO4 (aq)=2PbSO4( s)2H2O (l)Zn2OH 2e=Zn(OH)2Zn2MnO2 2H2O = 2MnOOH Zn(OH)2二、常见化学电源电池负极反应正极反应总反应式 氢氧燃料 电池2H24e= 4H2H2O2 = 2H2O碱性： O24e 2H2O =4OH2H24e= 4H固体： O24e =2O2酸性： O24e 4H=2H2O2H24e 4OH =4H2O熔融碳酸钠？负极：CH44CO328e=5CO22H2O 正极：2O2 + 8e

6、4CO2= 4CO32碳酸钠溶液？负极：CH49CO323H2O 8e=10HCO3 正极：2O2 + 8e 8HCO3 = 8CO32 4H2O 练习（1）银锌电池1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为 美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部 发展电动车用的镍锌电池。 1992-1998, 为美国海军发展世界上最 大的镍镉电池用于核潜水艇。正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解 质溶液KOH。反应式为：Zn+Ag2O+ 2Ag+ZnO放电 充电写出放电时的电极反应式:负极反应：Zn2OH2e=ZnOH2O；

7、正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；（2）镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放电充电负极材料：Cd ，正极材料：涂有NiO2 ，电解质：KOH溶 液。反应式如下：写出放电时电极反应式：v负极反应：Cd2OH2e = Cd(OH)2；v正极反应：NiO22H2O2e= Ni(OH)22OH；可充电电池原理示意图【难点1】燃料电池与普通化学电池有何不同？提示：燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电 极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH 等，助燃剂一般为O2(或空气)。例如：CH30H和氢氧化钾溶液的的燃料电池负极：CH30H

8、- 6e- + 8OH- = CO32- +6H2O正极：02 + 4e- + 2H2O = 4OH-一、正负极的判断4、根据反应判断。负极：失电子发生氧化反应，正极：得电子发 生还原反应(不一定是电极本身得失电子，特别是正极)。 5、根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡生成的一极 为正极。 6、根据电池总反应判断，反应中的还原剂是负极的活性物质，对 应的电极为负极；氧化剂则是正极的活性物质，对应的电极为正极 。1、由电极材料判断。由两种金属(或一种金属与一种非金属)作电 极时，一般情况下较活泼的金属为负极。 2、根据电流方向或电子流动方向判断。电流由正极流向负极；电 子由负极流向正极

9、。 3、根据电解质溶液内离子的定向移动判断。在原电池的电解质溶 液内，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。考点一、正负极的判断与电极方程式的书写按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应， 判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在， 加碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电 极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒，得失电子守 恒等加以配平。两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。1.一般电极反应式的书写二、电极反应式的书写如CH4酸性燃料电池中 CH42O2=CO22H2O总反应式 2O28H8e=4H2O正极反应式 CH42H2O8e=CO28H

10、负极反应式2.复杂电极反应式的书写【练习1】(2010浙江)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载 电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2S Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是( )。 ALi-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价 B该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFe C负极的电极反应式为Al3e=Al3 D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS3.原电池（特别是燃料电池）电极反应式的书写 考点、热点B(2012济宁质检)一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，

11、一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2COO2=2CO2。则下列说法中正确的是( )。A通CO的一极是电池的正极B负极发生的电极反应是：O22CO24e=2CO32-C负极发生的电极反应是：COCO2e=2CO2D正极发生氧化反应【练习2】 C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 ( )。每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式：负极上是O2获得电子，电极反应式为：O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液pH不断升高A B C D【练习3】

12、 A1Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。(2)电池正极发生的电极反应为_。大本P122锂(或Li) Lie= Li2SOCl24e= 4ClSSO21、加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。 例如：在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反 应速率加快。 2、比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的 金属活

13、泼。 例如：有两种金属a、b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察 到a溶解，b极上有气泡产生，则金属a作负极，比金属b活泼。3、用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其 与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。考点二、原电池原理的应用4、设计电池，制造化学电源 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别 作原电池的负极和正极。 (2)确定电极材料：如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该 金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用 惰性电

14、极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料必须 不如负极材料活泼。(3)确定电解质溶液：一般选用反应物中的电解质溶液即可。 (4)构成闭合回路。如根据以下两个反应设计的原电池如下表所示：原理负极正极电解质溶液电极反应2FeCl3Cu =2FeCl2 CuCl2CuC(Fe3)FeCl3负极：Cu2e =Cu2 正极：2Fe32e =2Fe2装置图？Pt(H2)Pt(O2)KOH负极：2H24OH 4e= 4H2O 正极：O22H2O 4e=4OHH2CCuFeCl3CuSO45、探究金属腐蚀的快慢规律 (1)不同类型的腐蚀规律 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀 有防护措施的腐蚀(2)电化学腐蚀规律 对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 活动性不同的两金属： 活动