原电池原理-详细讲解分类

2 化学能与电能 原电池 化学能转变为电能的装置 原电池的形成条件 两个电极负极 正极 正极只是用来导电 当电极都是金属时 比较活泼金属作负极 电极必须插入电解质溶液 绝不能是蔗糖 酒精 构成闭合回路 用导线连接或电极直接触 能自发发生氧化还原反应 判断下装置能否形成原电池 负极反应 Zn 2e Zn2 发生氧化反应 正极反应 2H 2e H2 发生还原反应 电池总反应化学方程式书写要求 得失电子守恒 正 负极反应加合总反应化学方程式 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 锌铜原电池 一 稀H2SO4为电解质 电流表发生偏转 A 电解质溶液PH值 负极反应 Zn 2e Zn2 发生氧化反应 正极反应 Cu2 2e Cu发生还原反应 锌铜原电池 二 稀CuSO4为电解质 电解质溶液PH值 外电路 内电路 原电池工作原理 2 X Y Z W四种金属片进入稀盐酸中 用导线连接 可以组成原电池 实验结果如下图所示 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为 Z Y X W 负极 Al 4OH 3e AlO2 2H2O正极 2H2O 2e H2 2OH 总 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 稀硫酸 负极 Mg 2e Mg2 正极 2H 2e H2 总 Mg 2H Mg2 H2 特例1 负极 Cu 2e Cu2 正极 2H NO3 e NO2 H2O总 Cu 4H 2NO3 2NO2 Cu2 2H2O 稀H2SO4 负极 Al 3e Al3 正极 2H 2e H2 总 2Al 6H 2Al3 3H2 特例2 1 下列关于下图所示原电池的说法正确的是 A 铝片为正极B 正极上有H2产生C Al是电池的负极 开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出D 当转移0 04mole 时 产生0 01molH2 Cu BC 饱和KCl琼脂溶胶盐桥作用 形成闭合回路 维持电荷平衡 提高电池效率 锌银碱性纽扣电池 负极 正极 电解质 Zn Ag2O KOH 总反应 Zn Ag2O H2O2Ag Zn OH 2 铅蓄电池 负极 正极 电解质 Pb PbO2 H2SO4 总反应 Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O 燃料电池 二次电池 充电电池 一次电池 优点 1 产物是水 清洁环保 2 能量转换率较高 超过80 普通燃烧能量转换率30 左右 3 可以组合为燃料电池发电站 排放废弃物少 噪音低 绿色发电站 一 氢氧燃料电池 1 中性电解质 例如Na2SO4溶液 H2 2e 2H 正极 O2 4e 2H2O 4OH 氧化反应 负极 2 酸性电解质 H2SO4溶液 负极反应 H2 2e 2H O2 2H2O 4e 4OH 负极 正极反应加合 2H2 4e O2 4H 4e 4H 2H2O 4OH 4H 4H2O 正极反应 O2 4H 4e 2H2O 3 碱性电解质 KOH溶液 负极反应 H2 2e 2OH 2H2O 正极反应 O2 4e 2H2O 4OH H2 2e 2H 负极 正极反应加合 2H2 4e 4OH O2 4e 2H2O 4H2O 4OH 2H 2OH 2H2O 总结 所有氢氧燃料电池 中性 酸性 碱性电解质总反应 2H2 O2 2H2O 中性 酸性电解质中负极反应 H2 2e 2H 中性 碱性电解质中正极反应 O2 2H2O 4e 4OH 二 甲烷燃料电池 负极 正极 CH4 O2 总反应 CH4 2O2 CO2 2H2O 1 中性电解质 如NaCl溶液 负极 CH4 4 4 正极 O2 4e 2H2O 4OH CO2 8e 8H H2O 2 总反应 CH4 2OH 2O2 CO32 3H2O 3 碱性电解质 如KOH溶液 CH4 8e 2H2O CO2 8H 总反应 CH4 2O2 CO2 2H2O 2 酸性电解质 如HCl溶液 负极 CH4 8e 2H2O CO2 8H 正极 O2 4e 4H 2H2O 正极 O2 4e 2H2O 4OH CO2 2OH CO32 H2O 8H 8OH 8H2O 负极 CH4 8e 10OH CO32 7H2O 乙醇燃料电池 总反应 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 中性电解质 如NaCl溶液 负极 C2H5OH 12e 3H2O 2CO2 12H 正极 O2 4e 2H2O 4OH 负极 正极 C2H5OH O2 2 4 总反应 C2H5OH 4OH 3O2 2CO32 5H2O 碱性电解质 如KOH溶液 负极 C2H5OH 12e 16OH 2CO32 11H2O正极 O2 4e 2H2O 4OH 总反应 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 酸性电解质 如H2SO4溶液 负极 C2H5OH 12e 3H2O 2CO2 12H 正极 O2 4e 4H 2H2O 负极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 总 Fe 2H Fe2 H2 负极 2Fe 4e 2Fe2 正极 2H2O O2 4e 4OH 总 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 不同的介质不同的电极反应 金属腐蚀 金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 金属跟接触到干燥气体 如Cl2 O2等 或液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀 不纯的金属 或合金 跟电解质溶液接触时 发生原电池反应 比较活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀 如 钢管被原油中的含硫化合物腐蚀 更普遍 两者往往同时发生 电化学腐蚀更快 更普遍 危害更大 相互联系 较活泼金属被氧化 金属被氧化 本质 有微弱电流产生 无电流产生 有无电流 不纯金属或合金跟电解质溶液等氧化剂接触 金属跟氧化性物质直接接触 条件 电化学腐蚀 化学腐蚀 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 1 金属电化学腐蚀的原理 H H Fe2 Fe2 Fe2 Fe2 e 正极 负极 钢铁在酸性条件下 析氢腐蚀 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 总反应 Fe 2H Fe2 H2 Fe2 Fe2 Fe2 Fe2 e O2 OH OH OH OH Fe 2e Fe2 O2 4e 2H2O 4OH 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 正极 负极 总反应 Fe OH 2继续与空气中O2的作用4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 Fe2O3 nH2O 铁锈 水膜呈酸性 水膜呈中性或酸性很弱 Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH Fe 2H Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀 镁块必须定期更换 制成不锈钢 在金属表面镀一层比要保护的金属更活泼的金属 牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法 通电后 电子被强制流向被保护的钢铁设备 抑制钢铁发生失电子作用 从而被保护 常用于防止土壤 海水及河水中的金属设备的腐蚀 总结 金属防护的常用方法 1 在金属表面覆盖保护层 a 涂矿物质油脂 油漆或覆盖搪瓷塑料 b 镀抗蚀金属 电