《原电池的原理及应

1、高三化学第一轮复习高三化学第一轮复习 1.掌握原电池的形成条件，理解原掌握原电池的形成条件，理解原 电池的工作原理；电池的工作原理； 2.能够正确地判断原电池的两极，能够正确地判断原电池的两极， 能够正确地书写电极反应及总反应能够正确地书写电极反应及总反应; 3.了解常见化学电源的种类及特点，了解常见化学电源的种类及特点， 能够认识和书写几种新型电池的电极能够认识和书写几种新型电池的电极 及电极反应。及电极反应。 .了解金属的腐蚀及防护的方法。了解金属的腐蚀及防护的方法。 原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和 还原反应分别在两个电极上进行，从而产生电

2、流，还原反应分别在两个电极上进行，从而产生电流， 实现化学能向电能转化的装置。实现化学能向电能转化的装置。 将化学能转化成电能的将化学能转化成电能的叫做原电池叫做原电池. 知识扫描知识扫描 1、概念、概念: 从理论上说，任何一个从理论上说，任何一个自发自发的的氧化还原反应氧化还原反应 均可设计成原电池。均可设计成原电池。 2 2、原电池的形成条件、原电池的形成条件 （两电极用导线连接（两电极用导线连接，或接触或接触。）。） 知识扫描知识扫描 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体）体）; 两不活泼的导体石墨或两不活泼的导体石墨或Pt等（燃料电池

3、电极）等（燃料电池电极）; 金属和金属氧化物金属和金属氧化物(铅蓄电池，银锌电池）铅蓄电池，银锌电池）. 原电池的原理及应 （）（）盐桥的作用是什么？盐桥的作用是什么？ 可可提供定向移动的阴阳离子，提供定向移动的阴阳离子， 使由它连接的两溶液保持电使由它连接的两溶液保持电 中性中性，盐桥保障了电子通过，盐桥保障了电子通过 外电路从锌到铜的不断转移，外电路从锌到铜的不断转移， 使锌的溶解和铜的析出过程使锌的溶解和铜的析出过程 得以继续进行。得以继续进行。 导线的作用是传递电子，导线的作用是传递电子， 沟通外电路。而盐桥的作用沟通外电路。而盐桥的作用 则是沟通内电路。则是沟通内电路。 7.双液原电

4、池的工作原理（有关概念）双液原电池的工作原理（有关概念） （）盐桥中装有饱和的（）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出 盐桥的作用：盐桥的作用： （1 1）形成闭合回路。）形成闭合回路。 （2）平衡电荷。）平衡电荷。 例：下列哪几个装置能形成原电池？例：下列哪几个装置能形成原电池？ A B C D E F M N CuFe NaCl溶溶液液 CuFe H2SO4 CuZn H2SO4 CuFe NaCl溶液溶液 CuZn 酒酒精精 Cu Zn H2SO4H2SO4 nZnZ 4OS2H ZnZn2e2e =

5、Zn =Zn2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e =H =H2 2 还原反应还原反应 失去电子失去电子 溶液中氧化性的溶液中氧化性的 微粒得到电子微粒得到电子 3 3、工作原理、工作原理 较活泼金属较活泼金属 不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨 ZnZn2+ 2+ H H+ + H H+ + e-e- SOSO4 42- 2- 溶液中，溶液中， 从负极定向移动到正极，从负极定向移动到正极， 从从 正极定向移动到负极，形成闭合回路。正极定向移动到负极，形成闭合回路。 H2 SOSO4 42- 2- CuCu ZnZn 阳离子 阴离子 知识扫描知识扫描 CuCu ZnZn 氧化反应氧化反应 CuCu

6、 ZnZn CuCu ZnZn CuCu ZnZn CuCu ZnZn 例例: :（20072007全国全国理综）在盛有稀理综）在盛有稀H H2 2SOSO4 4的烧杯中放入的烧杯中放入 用 导 线 连 接 的 锌 片 和 铜 片 ， 下 列 叙 述 正 确 的 是用 导 线 连 接 的 锌 片 和 铜 片 ， 下 列 叙 述 正 确 的 是 （ ） 正极附近的正极附近的SOSO4 42 2离子浓度逐渐增大 离子浓度逐渐增大 B. B. 电子通过导线由铜片流向锌片电子通过导线由铜片流向锌片 C. C. 正极有正极有O O2 2逸出逸出 D. D. 铜片上有铜片上有H H2 2逸出逸出 CuCu

7、 ZnZn 稀硫酸稀硫酸 E E铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生 F F铜片质量逐渐减少铜片质量逐渐减少 G G电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片 H H氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原 D D H H 4 4、正负极的判断方法：、正负极的判断方法： 活泼性强的活泼性强的金属金属 作作 负极负极 活泼性较弱的金属或非金属活泼性较弱的金属或非金属作作正极正极 电子流出的一极为负极电子流出的一极为负极, ,电子流进的一极为正极电子流进的一极为正极 电流是由正极流向负极电流是由正极流向负极 发生氧化反应的一极为负极发生氧化反应的一极为负极, ,发生还原反

8、应发生还原反应的的一极为正极一极为正极 质量减轻的一极为负极质量减轻的一极为负极, ,质量增加或有气泡冒出的一极为正极质量增加或有气泡冒出的一极为正极 阳离子移向正极，阴离子移向负极阳离子移向正极，阴离子移向负极 知识扫描知识扫描 稀硫酸稀硫酸 CFe A CuZn 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 食盐水食盐水 Fe C A 负极：负极：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+ 2+ 正极：正极：CuCu2+ 2+2e +2e- -=Cu=Cu 总：总：Zn+ CuZn+ Cu2+ 2+ ZnZn2+ 2+Cu +Cu 负极：负极： Fe - 2eFe - 2e- - = Fe = Fe2+ 2+ 正

9、极：正极： 2H2H+ + + 2e + 2e- - = H = H2 2 总：总：Fe + 2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+ 2+ + H + H2 2 负极：负极： 2Fe -4e- = 2Fe2+ 正极：正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总：总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 知识扫描知识扫描 5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写 4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O 仅有一个电极材料参与反应的原电池仅有一个电极材料参与反应的原电池： 负极：

10、负极：M-xe-=Mx+ 正极：视电解质溶液而定正极：视电解质溶液而定 (1)酸性强酸性强 析氢析氢 (2)酸性弱或中性酸性弱或中性 吸氧吸氧 (3)不活泼金属盐不活泼金属盐 析出不活泼金属析出不活泼金属 方法点拨方法点拨 5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写 负极：负极： 2Al+ 8OH 6e- =2Al O2 +4H2O 正极：正极：6H2O + 6 e- = 3H2 + 6OH 总：总：2Al+ 2OH +2H2O =2Al O2 + 3H2 稀 硫 酸 负极：负极： Mg 2e- = Mg2+ 正极：正极： 2H+ + 2e- = H2 总：总：Mg +2H+ = Mg 2+

11、+ H2 5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写 知识扫描知识扫描 原电池的原理及应 介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极 正极正极 中性中性负极负极 正极正极 碱性碱性负极负极 正极正极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 要充分考虑电极反应后产物所处的介质要充分考虑电极反应后产物所处的介质- - 电解质环境，电解质环境， 应将电解质溶液中参与电极反应的粒

12、子写进电极反应式应将电解质溶液中参与电极反应的粒子写进电极反应式 。 知识扫描知识扫描 5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（燃料电池燃料电池） 例例: 据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气 以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在 使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才 充一次电充一次电.试写出该电池放电时的电极反应和总反应式试写出该电池放电时的电极反应和总反应式. 5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（燃料

13、电池燃料电池） 知识扫描知识扫描 燃烧反应式燃烧反应式2CH3OH3O22CO24H2O 电池总反应电池总反应2CH3OH3O2OH 2CO32 6H2O 负极负极: 2CH3OH12e 16OH 2CO32 12H2O 正极正极: 3O26H2O12e 12OH 方法点拨方法点拨 5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写 燃料电池燃料电池 1.1.先写燃烧反应式先写燃烧反应式, ,再写电池总反应式再写电池总反应式 2.2.然后写正极反应式然后写正极反应式 3.3.最后用电池总反应式减去正极反应式最后用电池总反应式减去正极反应式, ,所所 得就是负极反应式得就是负极反应式 4.4. (200

14、6重庆理综重庆理综)铅蓄电池是典型的可充型电铅蓄电池是典型的可充型电 池，正负极板是惰性材料，电池总反应式：池，正负极板是惰性材料，电池总反应式： Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO42H2O 请回答下列问题：请回答下列问题： 放电时：正极的电极反应式是放电时：正极的电极反应式是 电解液中电解液中H2SO4的浓度将变的浓度将变 ； 当外电路通过当外电路通过1mol电子时，理论上负电子时，理论上负 极板的质量增加极板的质量增加 g。 放电放电 充电充电 PbO2+2e +SO42-+4H+=PbSO4+2H2O； ； （负极：（负极：Pb-2e +SO42- =PbSO4 ） ） 变

15、小变小 48 知识扫描知识扫描 5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（蓄蓄电池电池） 方法点拨方法点拨 5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写 6 6、原电池原理的应用、原电池原理的应用 知识扫描知识扫描 7.7.金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护 析析氢腐蚀氢腐蚀吸吸氧腐蚀氧腐蚀 条件条件 水膜酸性较强水膜酸性较强 （pH4.3） 水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性 电电 极极 反反 应应 负极负极 正极正极 总反应式总反应式 Fe - 2e = Fe2+ 2H+2e- =H2O2+2H2O+4e- =4OH Fe+2H+=Fe2+H2 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)

16、2 1. 下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫 酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A B C D D 随堂练习随堂练习 2 2、 （1 1） 若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀, ,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： , , 正极：正极： ； 若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为： 负极：负极： 正极：正极： 。 （2） 如图如图, , 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： 中性

17、或碱性中性或碱性 吸氧吸氧 FeFe2e2e- -FeFe2+ 2+ O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH 酸性酸性 析氢析氢 FeFe2e2e- -FeFe2+ 2+ 2H2H+ +2e+2e- -H H2 2 随堂练习随堂练习 1. 1. 在含有在含有HH2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑气体的空气中，银器表面易变黑 （生成了（生成了AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采，可采 用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液， 将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一

18、将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一 段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气 味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反 应式和离子方程式表示上述过程应式和离子方程式表示上述过程 Al-3e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2- 2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2.下列装置暴露空气中一段时间下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢铁的腐蚀由快到慢 顺序顺序 . Fe FeC FeZn FeZn FeSn A(海水海水) B(海水海水) C(海水海水

19、) D(海水海水) FeSn F(天然水天然水) E(海水海水) DE F AC B 原电池应用原电池应用化学电源化学电源 负极负极（锌筒）（锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正极正极（石墨）（石墨） ： 2NH4+ +2e-+2MnO2= 2NH3+ + H2O+Mn2O3 总反应：总反应： Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+H2O+MnO+Mn2 2O O3 3 1、锌、锌-锰干电池锰干电池(酸性）酸性） 常用电池的电极反应和电池总反应式书写常用电池的电极反应和电池总反应式书写 2、铅蓄电池铅蓄电池 负极负极PbPb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4 正极正极PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O 总反应：总反应： Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 放电放电 充电充电 钮扣电池：不锈钢制成一个由正钮扣电池：不锈钢制成一个由正 极壳和负极盖组成的小圆盒，盒极壳和负极盖组成的小圆盒，盒 内靠正极一端填充由内靠正极一端填充由AgAg2 2O O和少量和少量 石墨组成的正极活性材料，负极石墨组成的正极活性材料，负极 盖一端