高三一轮复习原电池

1、高三一轮复习 原电池工作原理,（2）电极材料均浸入电解质溶液中,（3）形成闭合电路,（4）分开进行的氧化还原反应,1 构成原电池的条件：,（1）活动性不同的两种金属作电池的正负极（不活泼金属可换作C棒或金属氧化物）,注意：燃料电池中两极可同选石墨或铂,一 原电池,氧化反应 M-ne=Mn+,产生电流,失e-沿导线转移,还原反应 Nm+me=N,原电池的工作原理,阴离子,阳离子,e,e,总结：（1）电子流向： （2）电流方向： （3）电极反应的类型： 极发生氧化反应， 极发生还原反应 （4）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子 ，阴离子 （5）电极反应现象,可用于判断原电池正负极,例1:（200

2、7全国理综）在盛有稀H2SO4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（ ） 正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B. 电子通过导线由铜片流向锌片 C. 正极有O2逸出 D. 铜片上有H2逸出,E铜是阳极，铜片上有气泡产生 F铜片质量逐渐减少 G电流从锌片经导线流向铜片 H氢离子在铜片表面被还原,D H,例题解析,考点一：原电池的工作原理,递进题组 原电池正、负极的判断,D,（）盐桥的作用是什么？ 可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用

3、则是沟通内电路。,双液原电池的工作原理（有关概念）,（）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出,盐桥的作用： （1）形成闭合回路。 （2）平衡电荷。,(3)双液原电池的优点： 能产生持续、稳定的电流。,负极：,正极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,Cu2+2e-Cu,Zn+Cu2+Zn2+Cu,2 电极反应及电子流向,请写出电极反应及总反应,半反应：,负氧正还,外电路电子流向：,内电路离子流向：,由负极到正极,阴离子流向负极,阳离子流向正极,盐桥：,Cl-流向硫酸锌溶液 K+流向硫酸铜溶液,概念：利用原电池原理制造的供电装置,化学电源,普通锌锰电池,碱性电池

4、,干电池（一次电池）,纽扣电池,负极：Zn+2OH-2e- Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH- 总反应： Zn+2MnO2+2H2O= 2MnO(OH)+Zn(OH)2,1 碱性锌锰电池,缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电,单位质量的电极材料放出电能的大小,电解质是KOH: 负极：Zn，正极：MnO2，,银锌电池纽扣电池该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。其电极反应式为：,银锌电池,负极反应：,Zn +2OH- -2e- =Zn

5、(OH)2,正极反应,Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-,总反应：,Zn + Ag2O +H2O= Zn(OH)2 + 2Ag,2 铅蓄电池,负极：Pb(s)+SO42-(aq) 2e- =PbSO4(s),正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+ 2e- =PbSO4(s)+2H2O(l),总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),放电过程,铅蓄电池是二次电池，能放电也能充电， 充电是放电的逆过程,充电过程：,阳极：PbSO4 (s)-2e-+2H2O (l) PbO2(s) +SO42-(aq) +4H

6、+(aq) 阴极： PbSO4 (s)+2e- Pb(s)+SO42-(aq),总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),燃料电池,小型高性能燃料电池,（微型氢氧燃料电池）,燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。,3 氢氧燃料电池,总反应方程式 ： 2H2O22H2O 不能写条件,两个电极均为惰性电极（石墨/铂）,燃料和氧化剂连续不断地由外部供给，在电极上不断地反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。,H2O2燃料电池(碱性环境) 电极材料为活性铂电极、活性石

7、墨电极 或多孔镍板 电解质溶液:20%40%的KOH溶液 负极：2H2+ 4OH 4e- = 4H2O 正极：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH 电池反应: 2H2+ O2= 2H2O 特点： (1) 该电池的标准电池电动势为1.229V (2) 不产生污染物质 (3) KOH的物质的量没有损失,燃料电池-氢氧燃料电池（碱性）,电解质溶液:磷酸 负极：2H2 4e- = 4H+ 正极：4H+ + O2+ 4e- = 2H2O 电池反应：2H2+ O2 = 2H2O 氢氧燃料电池由于电解质溶液不同，因此电极反应有区别，但是总电池反应相同，反应实质相同。实际应用中常用碱做电解质溶液。,质子交

8、换膜燃料电池,燃料电池-氢氧燃料电池（酸性）,4 氢氧燃料电池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,5 甲烷燃料电池,两极为多孔镍板, 电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为： CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。,负极：CH4 + 10 OH- - 8e- = CO32- + 7H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e

9、- = 4OH -,掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式,CH4 + 2OH- + 2O2 = CO32-+ 3H2O。,（1）碱性电解质,正极：,总反应:,6 甲醇燃料电池,负极： CH3OH+8OH- - 6e- =CO32-+6H2O,2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O,O2+2H2O+4e- = 4OH,甲醇、水与空气相互反应而产生电能。装置工作时只排出水蒸汽和碳氧化合物，因此比起传统的电池它常被视为一种绿色能源。只需要更换甲醇匣就可以在数秒之内重新补充能源。,6 甲醇燃料电池,负极：2CH3OH - 12e-+2H2O = 12

10、H+ 2CO2 正极：3O2 + 12e- + 12H+ = 6H2O 总反应: 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O,（2） 酸性电解质,7 铝-空气燃料电池,负极：4Al12e = 4Al3+； 正极：3O2+6H2O+12e = 12OH 总反应式为：4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH)3,我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。,（1）电解质溶液：海水，中性 负极材料：铝 正极材料：石墨、铂网等,（1）电解质溶液：NaOH 负极材料：铝 正极材料：石墨

11、、铂网等,负极：4Al12e+ 16OH- = 4AlO2- + 8H2O； 正极：3O2+6H2O+12e = 12OH 总反应：4Al+3O2+4OH- = 4AlO2 + 2H2O,总结(1)C在酸性溶液中以CO2 形式存在， 在碱性溶液中以CO32形式存在。 (2)三价铝在酸性条件下以Al3+形式存在，在 中性条件下以Al(OH)3形式存在，在碱性条 件下以AlO2- 形式存在。,不纯的金属与电解质溶液 接触时，会发生原电池反 应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀叫做电化学腐蚀。,三、金属的电化学腐蚀,1 化学腐蚀,2 电化学腐蚀,金属与接触到的干燥气体（如O2,Cl2,SO2）或非

12、电解质液体(石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。,（更普遍且危害大）,金属腐蚀本质:,金属与周围物质发生氧化还原反应,钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?,在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜。水膜中溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体 使水膜中含有一定量的H + H2O + CO2 H2CO3 H + + HCO3 - H2O H + +OH- 这样在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成无数微小的原电池。,（1）钢铁腐蚀的原因,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,负极（Fe）： F

13、e2e = Fe2+ 正极（C）：水膜酸性较强 2H+2e = H2,水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e = 4OH,电解质溶液,钢铁,其中铁作负极,碳作正极,5 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,水膜呈酸性,水膜酸性很弱或呈中性,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。,Fe2O3 nH2O,设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是： 1首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。 2根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。 (1)电极材料的选择 一般电池中

14、的负极能够与电解质溶液反应，因此负极一般是活泼的金属材料。正极和负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不能用同一种材料。两个电极的构成分为以下四种情况：,原电池的设计,活动性不同的两种金属。例如，锌铜原电池中，锌板作原电池的负极，铜板作原电池的正极。 金属和非金属。例如，锌锰干电池中，锌片作原电池的负极，石墨棒作原电池的正极。 金属和化合物。例如，铅蓄电池中，铅板作原电池的负极，二氧化铅作原电池的正极。 惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。,(2)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(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。,3按要求画出原电池装置图。 如根据以下反应设计的原电池：,(1)自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池，如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。 (2)原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如氢氧燃料电池中，电解质溶液不参与反应。,铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷