原电池听课材料

1、电子流向：负极（Zn）外由路 正极（Cu）电流方向：正极（Cu）外电路_负极（Zn） 练习：将下列反应设计成原电池：Zn与CuSO4反应： 负极（材料为 ）： 正极（材料为 ）：（阳离子移向正极）（阴离子移向负极） （反应） （反应）高三化学3900*013*1原电池原理一原电池原理: 概念：将 的装置。从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应（即符合强氧化剂与强还原剂反应生成弱的氧化剂与 弱的还原剂的反应），都可设计为原电池。构成原电池的条件：具有不同的两极:较活泼的金属作负极，发生氧化反应，较不活泼的金属或非金属（如石墨）作正极，发生还原反应。具有电解质溶液具有导线相联组成闭合回路（或在溶液中

2、接触）原电池正、负极概念：以ZnIHSOICu原电池为例，如右图所示24负极（Zn）： （氧化反应）正极（Cu）： （还原反应）总反应： （氧化还原反应）负极：较活泼的一极或电子流出的极，发生氧化反应的极。正极：较不活泼的一极或电子流入的极，发生还原反应的极。总反应：Fe与FeCl3反应：负极（材料为）： （反应）正极（材料为）： （反应） 总反应：原电池正负极的判断：由组成原电池两极的电极材料判断，如果两极是由活泼性不同的金属作电极时，一般情况下相 对活泼的金属是，活泼性较弱的金属是说明：此判定一定要注意实际情况，如：MgAlNaOH，Al才是负极；AlCu一浓硝酸，Cu才是负极;如果是由金

3、属和非金属导体（或金属氧化物导体）作电极， 金属是负极，非金属导体（或金属氧化物导体）是正极。根据氧化反应、还原反应发生的位置判定，发生氧化反应的极（或失电子的极）为， 即（负失氧）；发生还原反应的极（或得电子的极）为，即（正得还）。 根据电子流出或电流流入的电极为，相反为。根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断：阳离子移向的极为，阴离子移向的 极为。根据原电池的两极发生的现象判断。溶解或质量减轻的电极为，有气体或金属析出 的电极为此规则具有相当的局限性，它对于一些非常常规的原电池的电极判定的确准确。如AlCu一稀硫酸，但对目前许多的新型燃料电池的电极的判定却显得是那么的无助。金属的电化腐蚀

4、概念：金属腐蚀：是指金属或合金与周围接触到的气体或液体直接发生化学反应而腐蚀损耗的过程。 金属腐蚀一般分为 和 两大类。不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。2.化学腐蚀与电化腐蚀的区别与比较:化学腐蚀电化腐蚀含义金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质 接触发生氧化还原反应而消耗的过程不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电 池反应而消耗的过程电子得失金属直接将电子转移给有氧化性的物质活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物 质电流无电流产生有微弱电流产生腐蚀对象金属单质较活泼金属实例金属与Cl2、O2等物质直接反应钢铁在潮湿的空气中

5、被腐蚀关系化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普遍，危害更严重。吸氧腐蚀和析氢腐蚀其中吸氧腐蚀是普遍存在的形式吸氧腐蚀析氢腐蚀发生条件钢铁表面吸附的水膜中溶有O2并呈极弱酸性、 中性。反应中O2得电子被还原钢铁表面吸附的水膜中溶有CO2等呈现较强酸 性。反应时有日2析出。电极反应负极：Fe -2e- = Fe2+正极：O2 + 2H2O + 4e-=4 OH-2H+ + 2e- = H2 t总 反应Fe2+2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3金属的防护 改变金属的内部结构（如制成合金）。例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢。覆盖保护层：涂油

6、脂、油漆、搪瓷、塑料等。电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）。电化学保护法：大多采用牺牲阳极保护法。如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。另外，可采用与电源负极相连接的保护 方式。如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。原电池的应用：比较金属的活动性大小。一般来说，原电池的负极金属比正极金属活动性强。判断金属腐蚀的快慢：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腐措施的腐蚀例：下图中a为生铁，A、B两个烧杯中为海水，C、D烧杯中为ImoAL-1的稀硫酸。ABCD比较A、B、C、D中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是. .原电池中的负极金属比正极金属腐蚀的快同种

7、金属，在强电解质溶液中比在弱电解质溶液中腐蚀的快原电池反应速率大于化学反应速率。例：用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（）A.加热B.不用稀硫酸，改用98%浓硫酸C.滴加少量CuSO4溶液D.不用铁片，改用铁粉 设计电池。从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。常见的几种新电源锌一锰干电池：用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作为电解质溶液。负极：Zn 2e- = Zn2+正极：2MnO2 +2NH4+ +2e- =Mn2O3+2NH3t+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+ =Zn2+

8、+Mn2O3 +2NH3 T+H2O铅蓄电池（PbPbO2H2SO4）:可充电电池（放电时作原电池）负极：Pb + SO422e- = PbSO4正极：PbO2+ 4H+ + SO42- +2e- = PbSO4 +2H2O总反应：Pb+PbO2 +4H+ +2SO42-=2PbSO4 +2H2O银锌电池（钮扣式电池）：它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣， 盒内正极壳一端填充有氧化银与少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的 负极活性材料，电解质为氢氧化钾溶液。负极（Zn）： Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O正极（Ag2O）： Ag2O+H2O

9、+2e- = 2Ag+2OH-总反应为：Ag2O+Zn =2Ag+ZnO燃料电池：氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一 般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液可为酸或碱溶液。电解质为盐酸或硫酸时：负极：2H -4e- = 4H+PH值变小2正极：O2+4H+4e- = 2H2OPH 值变大总反应式：2H2 +O2 =2H2O 溶液被稀释，PH值变大。电解质为KOH时：负极：2H2+4OH-4e- = 4H2OPH 值变小正极：O2+2H2O+4e- = 4OH-PH 值变大总反应式：2H2 +O2 = 2H2O 溶液被稀释，PH

10、值变小。【拓展】如把H2改为CH4，用KOH作电解质溶液，则：负极：CH4+10OH-8e-= CO32-+7H2O PH 值变小正极：2O2+4H2O+8e- = 8OH-PH 值变大总反应式：CH4+2O2+2KOH = K2CO3+3H2O 消耗了 OH-，溶液PH值变小。海水电池：以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。负极：4A112e- = 4Al3+正极：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 总反应式：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al（OH）3第二节电解原理一.电解原理:电解CuCl2溶液：通电前，CuCl2溶液中存在的阳离子有，

11、阴离子有 通电后，阳离子移向，阴离子移向，在阳极放电的离子是分别发生反应和 反应，生 电极反应方程式为：阳极：阴极：电解CuCl2溶液的总方程式为： Pt h IPt 电解CuCl2溶液观察到的现象是： I电解：电解：叫做电解。_电解池：的装置，也就是的装置叫做电解池或电解槽。构成电解池的条件：a： ；b： ；c： 。电解池的两极：阳极与 相连，在阳极上发 反应。阴极与 相连，在阴极上发 反应。 电解质溶液导电的实质：电解质溶液导电的过程，就 的过程，就是在阴阳两极发生氧化还原 反应的过程。离子的放电：阴、阳离子在两极失、得电子的过程称放电。多种阳离子或多种阴离子分别移向阴极、阳极时，优先放电

12、的是的离子。写出下列离子在阴、阳两极放电的电极方程式：Ag+Fe3+H+OH-Br-S2-二.电极反应规律与离子放电顺序：电极反应规律：阴极：得电子，还原反应（一般）电极本身不参加反应一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子 阳极：失电子，氧化反应若为金属（非惰性，除Au、Pt除外）电极，电极失电子若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度，溶液的酸碱性有关。阳离子放电顺序Ag+、Hg2+、Fe3+、Cu2+、H+ ?b2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+ . Al3+ Mg2+、Na+、Ca2+、K+（水溶液中只考虑此部分）（浓度很大

13、时排在H+前）（只在熔化状态下才放电）上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。阴离子放电顺序S2-、I-、Br-、Cl-、OH- : NO3-、SO42-. CO32-. F-（水溶液中只考虑此部分）若是活泼金属作阳极，因金属失电子能力强，阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。三.分析电解问题的基本思路通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子（包括水电离出的H+、OH-）通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动

14、、离子浓度的 变化、pH变化等。类型实例电极反应电解对象pH值变化复原需加电 解 溶 剂 型H2SO4阴极阳极总化学方程式：Na2SO4阴极阳极总化学方程式：NaOH阴极阳极总化学方程式：电解溶质型盐酸阴极阳极总化学方程式：CUC12阴极阳极总化学方程式：溶剂和溶质均被电解型NaCl阴极阳极总化学方程式：CuSO4阴极阳极总化学方程式：AgNO3阴极阳极总化学方程式：铜的电解精炼装置要求阳极是，阴极是，电解质溶液是,化学原理阳极反应：Zn2e-= Zn2+Fe2e-= Fe2+Cu 乜e-= Cu2+阴极反应：电解特点硫酸铜溶襁 kF阳极泥匚Ur Ag 粗铜中的铜“迁移”到纯铜上CuSO4溶液

15、的浓度电镀铜：1 .电镀的涵义：电镀是应用 在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀的目的:电镀的目的主要是电镀的原理：阳极：;阴极：。电镀液： 电镀铜的目的：铜有许多优良性能，常作 层，目的是使镀层更加牢固和光亮，是应用最高的电镀方法。 镀前处理：电镀前要对镀件进行等预处理。电解池、电镀池、电解精炼的比较：三池的原理都是电解，但在装置和具体反应上略有差异池型电解池电镀池铜的精炼池装置特征阳极：惰性电极阴极：不一定是惰性电极阳极：镀层金属（M）阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子阳极：粗铜阴极：精铜电解液：CuSO.溶液电极反应阳极：易放电的阴离子首先放 电。阴极：易放电的阳离子首 先放

16、电阳极：M - ne- = Mn+ 阴极：Mn+ + ne- = M阳极：Cu - 2e- = Cu2+ 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu电解质溶液的浓度改变不变基本不变氢氧化钠溶谶精制食盐水含少星氢氧 化钠的水电解饱和食盐水反应原理：1 .理论分析：淡盐水通电前溶液中含有的离子：通电时 移向阴极，放电；移向阳极，放电。电极反应式为：阴极，阳极。因放电，导致水的电离平衡H2O = H+ + OH中右移动，致使生 电解总反应方程式为2.实验现象两极均产生气体。溶液先变红，说明有生成。极产生的气体能使湿的淀粉KI试纸变蓝，说明有生成。离子交换膜法制烧碱生产设备名称：阳极：阴极：阳离子交换膜：只

17、允许 通过，把电解槽隔 离子交换膜的作用a. 防止 b. 避免食盐的精制精盐的成分：粗盐中含有 杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。杂质的危害：等金属离子在碱性环境中会生，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。步骤（请填写有关方程式）过滤以除去泥沙 TOC o 1-5 h z 加入稍过量的BaCl2溶液以除去； 加入稍过量的Na2CO3溶液以除去； 加入稍过量的NaOH溶液以除去； 过滤以除去上述生成的沉淀加入适量盐酸以除去这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。练习：（2004全国I-27）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个

18、电解池，装有电解液a； X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题: 若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚欧试液，则电解池中X极上的电极反应式为在X极附近观察到的实验现象 Y电极上的电极反应式为检验该电极反应产物的方法 如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是，电极反应式为Y电极的材料是，电极反应式为（说明：杂质发生的电极反应不必写出）阅读材料电子导体与离子导体能导电的物质称为导体，导体大体上可分为两类，第一类是电子导体，例如金属、石墨等，它是 依靠自由电子的定向移动而导电，在导电过程中自身不发生化学变化；第

19、二类是离子导体，他依 靠离子的定向移动而导电，例如电解质溶液或熔融的电解质等，在导电过程中伴随着化学变化。电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。原电池中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。电解质溶液的导电由阴、阳离子的移动共同承担。电镀与电解的一般区别：阳极为镀层金属，阳极参加反应电镀液阳离子（金属）与阳极金属相同电镀后溶液的浓度不变电离与电解的比较:电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后，再通直流电过程电解质离解成为自由移动的离子，如：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-阴、阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子，CuCl2Cu +Cl2f特点只产生自由移动的离子发生氧

20、化、还原反应，生成新物质联系电解必须建立在电离的基础上二、有关原电池的问题1、原电池的判定（1）先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极一两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电 极一般为惰性电极），看溶液一两极插入溶液中，看回路一形成闭合回路或两极直接接触，看本 质一有无氧化还原反应发生。（2）多池相连，如无外接电源时，两极活泼性差异最大的电极所在的一池为原电池，其它各池可看 作电解池。2、原电池正负极的判断（1）由电极材料判断：若两极是活泼性不同的金属电极，一般情况下相对活泼的金属是负极，活泼 性较弱的金属

21、是正极（注：此判定为默许规则，一定要注意实际情况，如：Mg-Al-NaOH，Al才 是负极；Al-Cu一浓硝酸，Cu才是负极）；若是金属和非金属导依或金属氧化物导体）作电极，金属 是负极，非金属导体（或金属氧化物导体）是正极。（2）根据氧化反应、还原反应发生的位置判定：发生氧化反应的极或在该极处失电子）为负极；发生 还原反应的极（或在该极处得电子）为正极。（3）根据电子流出或电流流入的电极为负极，相反为正极。（4）根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断：阳离子移向的极为正极，阴离子移向的极为负 极。（5）根据两极发生的现象判断：溶解或质量减轻的电极为负极，有气体或金属析出的电极为正极（此 规

22、则具有相当的局限性，它对于一些常规的原电池的电极判定比较准确，如Al-Cu稀硫酸，但对目 前许多新型燃料电池的电极却不好判定）；还可根据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、湿润的淀粉等） 的显色情况来分析该电极发生的反应是氧化反应还是还原反应，是H+还是OH-或I-等放电，从而确 定正负极。3、电极反应式和原电池总反应式的书写（1）原则：负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是）2在正极上得电子 （吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式对于可逆电池，一定要看清楚“充电、放电”的方向。放

23、电的过程应用原电池原理，充电的过程应用 电解池原理。（2）具体分类判断i第一类原电池：两个活泼性不同的电极（金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化 物）；电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应，一般是置换反应； 两电极插入电解质溶液中且用导线连接。方法：先找出两极相对活泼性，相对活泼的金属作负极，负极失去电子发生氧化反应，形成阳离子进 入溶液；较不活泼的金属作正极，溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原 反应，析出金属或氢气，正极材料不参与反应。如：Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中，负极为 Mg。 但MgAlNaOH溶液构成的原电池中，负极为Al

24、 （Mg与NaOH溶液不反应，Al是两 性金属，可以与NaOH溶液反应）。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在（得失电子 不能同时在同极上发生），不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池解析：在碱性环境中Al比Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2f +4H2O负极：2Al 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O正极：6H2O + 6e- =3 H2 f + 6OH-注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-（过量）结合转化为AlO2-ii第二类原电池

25、：两个活动性不同的电极；任何电解质溶液（酸、碱、盐皆可）；形成回 路。这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应，电解质溶液只起导电作用。正极一 般是吸氧腐蚀的电极反应式：O2+2H2O + 4e- = 4OH-。微电池（即若干微小的原电池）为不正规 的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀，依然是 原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触，故前者电流是在导线 中流动，而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐发生在酸性较强的溶液里， 正极上H+被还原）和吸氧腐蚀（发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里，正极上是氧气被还原：O

26、2 + 2H2O+4e- = 4OH-）。【例1】：把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01 mol/L的食盐溶液中，可能发生的现象是（）A.碳棒上放出氯气B.碳棒近旁产生OH-C.碳棒上放出氧气D.铁钉上放出氢气E.铁钉被氧化解析：由于Fe不与食盐溶液反应，属第二类原电池，溶液为中性，故发生吸氧腐蚀的反应。铁钉是 负极，铁被氧化，Fe-2e- =Fe2+ ；碳棒上：O2+2H2O+4e- = 4OH-。应选 B、E。iii燃料电池：燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。我们知道，一般的燃料电池大多是可 燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不 同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能 还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。由于 在反应中氧气由0价变为一2价，所以肯定是02得电子，即02作氧化剂是正极，即可写出正极的电 极反应式：O2+4e+2H2O=4OH一（该反应式为常见的绝大多数燃