原电池知识点

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1、第四章 电化学基础第一节 原电池原电池及其工作原理1概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2构成条件(1) 一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)(2) 二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3) 三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。 3工作原理(以铜锌原电池为例)装置图电极名称电极材料电极反应反应类型w-_ 4_=_ - - _正三SWCWWZnSO.幣液1负极正极锌片铜片Zn2e-=Zn2+氧化反应Cu2 +2e=Cu还原反应续表电子流

2、向由锌片沿导线流向铜片电流方向由铜片沿导线流向锌片电解质 溶液中 离子流向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移盐桥中 离子流向盐桥中含有饱和KC1溶液，K+移向正极，C卜移向负极电池反应 方程式Zn+Cu2+=Zi +Cu易错警示 原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1) 只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，将化学能转化为电能。(2) 电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路(3) 无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(4) 原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。原电池正负极的

3、判断方法较不活泼金 属或非金属-构造方面还原反応*屯子流人*电极增川或有气体产七等电池反应电子流向反应现象阳离子移向离了-移向说明：(1)活泼性强的金属不一定作负极，但在负极的电极上一定发生氧化反应。(2)溶液中的离子不能通过盐桥。(3)负极本身不一定参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料不参加反应，只起到了导电的作用 原电池原理的四大应用1比较金属活泼性强弱 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泼。 2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加快。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。3设

4、计制作化学电源(1) 必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。(2) 正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性 较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3) 电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发 生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中 的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在Cu-Zn构 成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在

5、含有Cu2 +的电解质溶液中。实例：根据Cu+2Ag+=0 +2Ag设计电池:例如：将反应2Fe3+212Fe2 +I?设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()reC,溶酒A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原C. 电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D. 电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 答案 D4. 用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法。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。化学电源1.

6、分类*二就电池燃料电池氢氣燃料电他铝一空气一诲水电池2. 一次电池(1)碱性锌锰干电池Wnti一隹屈绪売负极材料：Zn电极反应：Zn+2OH-2e-=Zn(OH正极材料：MnO2电极反应：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+ 2OH总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+ Zn(OH)2。 银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)负极材料： Zn，电极反应： Zn2e2OH=Zn(OH)2，正极材料： Ag2O，电极反应： Ag2O2eH2O=2Ag2OH 总反应： ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。3二次电池铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液) 放电时的反应负极

7、反应：Pb2e- + SO4-=PbSC4，正极反应： PbO22eSO244H=PbSO42H2O， 总反应： PbPbC22H2SC4=2PbSC42H2C。电解质溶液的pH增大(填“增大” “减小”或“不变”)。 充电时的反应阴极反应： PbSC42e-=PbSC42-阳极反应： PbSC42H2C-2e-=PbC24HSC42-， 总反应： 2PbSC42H2C=PbPbC22H2SC4。(2)锂电池负极材料：锂，正极材料：石墨，电解质： LiAlCl4、SCCl2，放电时的反应：负极反应： 8Li-8e-=8Li，正极反应： 3SCCl28e-=SC32-2S6Cl-，总反应： 8L

8、i3SCCl2=6LiClLi2SC32S。4燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。电池酸性碱性或中性负极反应式2H -4e-=4曲22H2-4e-+4CH-=4H，C正极反应式C2+4e-+4H+=2斗0O +4e-+2H C=4CH-2 2总反应式2H2+C2=2H2C燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。(2)铝空气海水电池负极材料：铝片，正极材料：铂片，电解质溶液：海水，负极反应： 4Al-12e-=4Al3，正极反应： 3C212e-6H2C=12CH-，总反应： 4Al3C26H2C=4Al(CH)3。化学电源电极反应式的书写书写电极反

9、应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产 物，最后再根据得失守恒、质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法 写出原电池的总反应，如2Fe3+Cu=2F +Cu2 +。 把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失 守恒配平两个半反应：正极：2Fe3+2e-=2F+负极： Cu2e=Cu2+。（2）加减法 写出总反应，如 Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4o 写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极）。如Li-e-=Li+（负极）。 利用总反应与上述的一极反应相减，即

10、得另一个电极的反应式，即LiMn2O4+Li+e-=Li2Mn2O4（正极）。燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为:cH4 + 2O2=CO2 + 2H2。CO2+2NaOH=Na,CO3+也0 式+式得燃料电池总反应式为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O。第二步：写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是02，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其 实，我们只要熟记以下四种情况：a.酸性电解质溶液环

11、境下电极反应式:O2+4H+4e-=2H2O。b.碱性或者中性电解质溶液环境下电极反应式：O +2H O+4e-=4OH-。22C.固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O +4e-=2O2-。2d.熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O +2CO +4e-=2CO2-。223第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式一电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物02。可充电电池电极方程式的书写可充电电池有充电和放电两个过程，放电发生的是原电池反应，充电发生的是电解反应。充电的电极反应与放 电的电极反应过程

12、相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。hFhiPhsoH越溶液H丈0舖液放电完毕 充电完毕由此可见，放电过程中，作为负极的Pb需转化成PbSO4，铅化合价升高，被氧化，Pb为负极；当放电完毕时, 可看作Pb极转化成了 PbSO4,充电时需让PbSO4转化为Pb，铅的化合价降低，被还原，PbSO4一极为阴极，所以, 放电时的负极就是充电时的阴极，同理可分析放电时：PbO2（正极）一PbsO4，充电时：PbSO4（阳极）一Pbo2，即放电时的正极就是充电时的阳极，如图。连搖/负撅：氧化反庄一还蛇反应：阴极 放

13、电（充电电源疋极：还更反应氧化反山:阳扱2 1 （+-连接即充电时电极的连接一一正正负负接接原电池负极藝电源负极原电池正极裟电源正极锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2（M: Co、Ni、Mn 等）LiM2O4（M： Co、 Ni、 Mn 等）LiMPO4（M： Fe 等） 负极材料：石墨（能吸附锂原子） 负极反应： Li C xe=xLinCxn正极反应： Li MO xLixe=LiMO1x2 2总反应： Li MO Li C放电 nCLiMO 。1x 2 x n 充电 2盐桥原电池的专题突破1单池原电池和盐桥原电池的对比图 1 和图 2 两装置的相同点：正负极、电

14、极反应、总反应、反应现象。负极： Zn2e=Zn2正极： Cu22e=Cu总反应： ZnCu2=CuZn2不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2 +,会有一部分Zn与Cu2+直接反应，该装置中既有化学能和 电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与 Cu2+不直接接触，不存在Zn与Cu2+直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。2盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KC1、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。