2015届高三化学一轮复习课件：第6章-第3节 能转化为电能——电池

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原电池原理
【技巧点拨】
本题重点考查原电池的基本原理，包括正、负极的判
断和电极反应式的书写。 书写电极反应式的前提是能判断原电池的正、负极反应产物，判断的 关键是关注电解质的介质环境，如本题铝在酸性条件下氧化产物是 Al3＋，碱性条件下的氧化产物是[Al(OH)4]－，又如燃料电池中正极上通 入的气体是氧气，若在酸性介质中，则与介质中的 H＋结合形成 H2O， 若是碱性介质， 则与 H2O 反应生成 OH－。 负极上通入的是气体燃料时， 碳元素对应的产物为 CO2，若是酸性介质，CO2 则不与介质反应，反
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4．明确原电池原理的4个应用： (1)加快氧化还原反应的速率； (2)比较金属活动性强弱； (3)用于金属的防护； (4)制作化学电源。
5．正确书写2种电化学腐蚀中的正极反应： (1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H＋＋2e－===H2↑ (2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
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1．原电池的构成
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2．正、负极的判断
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3．电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写
(√ ) ( ×) (× ) ( ×)
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1．理解原电池概念的2个方面： (1)能量转化：化学能转化为电能；(2)反应本质：氧化还原反应。 2．掌握原电池的两极反应类型： (1)负极：发生氧化反应； (2)正极：发生还原反应。 3．熟记原电池构成的3个条件： (1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)； (2)两电极插入电解质溶液中； (3)形成闭合回路。
以色列科学家达尼埃尔· 谢赫特曼因发现 “准晶体”独获诺贝尔化学奖。某准晶体W由一定 比例的铁、铜、铝组成，取两小块该准晶体：一块 投入烧杯①中，注入浓氢氧化钠溶液浸没固体；另 一块投入烧杯②中，注入稀硫酸浸没固体。下列分 析合理的是( B ) A．在烧杯中①中，若构成微型电池，负极反应式 － ＋ － 为2Al－6e ===2Al3 ，正极反应式为6H2O＋e － ===6OH ＋3H2↑ B．在烧杯②中，若铁、铜构成微型电池，则铁为 负极；若铝、铁构成微型电池，则铁为正极 C．在烧杯①中，若构成微型电池，铁为负极，铜 为正极，正极反应式为2H2O＋e－===2OH－＋H2↑ D．在烧杯②中，固体最终完全溶解，溶液呈蓝 色。向溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色
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3．燃料电池
二、常见的化学电源
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
酸性 负极反应式 正极反应式 电池反应式 碱性
H2―→2H＋＋2e－ H2＋2OH－―→2H2O＋2e－ O2＋4e－＋4H＋―→2H2O O2＋4e－＋2H2O―→4OH － 2H2＋O2===2H2O
1．石墨层间化合物氟化石墨与非水系电解 质组合可制成高能量密度、高能输出功 率、长输存周期、高安全性能的新型电 池。该电池以氟化石墨和锂作电极，用溶 有LiClO4的有机溶剂作电解质。电池总反 应式：nLi＋(CF)n===nLiF＋C。则下列说 法正确的是( D ) A．Li是负极，负极发生还原反应 B．放电过程中，Li＋从负极区通过外电路 向正极区迁移 C．LiClO4在有机溶剂中不能电离 D．氟化石墨作正极，电极反应式为(CF)n ＋nLi＋＋ne－===nC＋nLiF
解析： 本题以镁燃料电池为背影考 查了原电池原理、不同条件 下电极反应式的书写。镁燃 料电池，镁作负极，失电子， 产物由电解质溶液决定，若 为酸性溶液，
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原电池原理
2.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、 原材料来源丰富、成本低等特点。一般研究的 镁燃料电池可分为镁－空气燃料电池、镁－海 水燃料电池、镁－过氧化氢燃料电池和镁－次 氯酸盐燃料电池。其中，镁－次氯酸盐燃料电 池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确 的是( A ) A．放电过程中OH－移向正极 － B．电池的总反应式为Mg＋ClO ＋ H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－ C．镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应 D．镁－过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正 极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
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2.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、 原材料来源丰富、成本低等特点。一般研究的 镁燃料电池可分为镁－空气燃料电池、镁－海 水燃料电池、镁－过氧化氢燃料电池和镁－次 氯酸盐燃料电池。其中，镁－次氯酸盐燃料电 池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确 的是( ) A．放电过程中OH－移向正极 － B．电池的总反应式为Mg＋ClO ＋ H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－ C．镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应 D．镁－过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正 极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
三、金属的腐蚀与防护
(2)电化学防护 ①牺牲阳极保护法——原电池原理 被保护的金属设备作 正极 ，比被保护的金属活泼的金属作 负极 。 ②阴极电保护法——电解原理 被保护的金属设备作 阴极 ，废铁作 阳极 。 (3)改变内部结构，如制成不锈钢等。
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1．不是所有化学反应都可以设计成原电池。 2．原电池的两电极中，较活泼的电极一定为负极。 3．燃料电池的反应条件是燃烧。 4．可充电电池中的电极反应是可逆反应。
三、金属的腐蚀与防护
2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
类型
水膜性质 负极反应 正极反应 其他反应 及产物 关系
析氢腐蚀
酸性较强 2H＋＋2e－―→H2↑
吸氧腐蚀
酸性很弱或呈中性 Fe―→Fe2＋＋2e－ 2H2O＋O2＋4e－―→4OH－
Fe2＋＋2OH－ ===Fe(OH)2
2Fe＋O2＋ 2H2O===2Fe(OH)2
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原电池原理
(2)复杂电极反应式的书写
如CH4酸性燃料电池中，电极反应式为： CH4＋2O2===CO2＋2H2O„„总反应式 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O„„正极反应式 CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋„„负极反应式
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原电池原理
【特别提醒】
(1)负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为
负极的材料本身并不参加反应。 (2)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反应式，如Al负极，在酸 性溶液中生成Al3＋，在碱性溶液中生成[Al(OH)4]－。 (3)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴 阳离子的移动形成闭合电路。 (4)用总电极反应减去一极的电极反应时，须在两式电子转移数相等的 前提下进行。
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考向二 原电池工作原理的应用
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一、原电池工作原理
1．概念 把 化学能 转化为 电能 的装置。
2．工作原理(以锌－铜原电池为例)
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一、原电池工作原理
电极名称
负极 锌片 Zn―→Zn2＋＋2e－
解析： 生成Mg2＋，若为碱性溶液， 生成 Mg(OH)2 。 ClO － 在正极 反应，由图可知有 Cl － 和 OH － 生 成 ： ClO － ＋ H O ＋ 2e － 2 － － ===Cl ＋ 2OH ， OH － 向负 极移动，生成Mg(OH)2。
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考向二 原电池工作原理的应用
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解析：
本题在新情境下考查原电池的 基本原理，解题关键是要明确 原电池工作时两极相应的氧化 还原反应。碱性条件下，铝能 与 NaOH 溶 液 反 应 生 成 Na[Al(OH)4] 和 H2 ， 因 此 烧 杯 ①中负极反应式为 2Al－6e－＋ 8OH － ===2[Al(OH)4] － ， A 项 错误；非强氧化性酸溶液作电 解质时，活泼金属易失电子， 为原电池的负极， B 项正确； 烧杯①中，铁与铜都不能与 NaOH 溶液反应，不能形成原 电池， C 项错误；烧杯②中铜 不能与稀硫酸发生反应，固体 不可能完全溶解，D项错误。
1．比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属 (或非金属) 作正极。 如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段 时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，则说明A作负极， B作正极，则可以断定金属活动性A>B。
2．加快化学反应速率 由于形成了原电池，导致反应速率加快。如 Zn与稀硫酸反应制氢气 时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应 进行。
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三、金属的蚀 M―→Mn＋＋ne－ 无 微电流产生 有 微电流产生 金属与氧化剂直接发 不纯金属在电解质溶液 生电子转移 中发生原电池反应 (1)两种腐蚀往往同时发生 (2)电化学腐蚀更普遍，危害性更大
特点
条件
关系
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正极 铜片 Cu2＋＋2e－ ―→Cu
电极材料
电极反应 反应类型 电子流向 离子运动 方向
氧化反应 还原反应 由 锌片 沿导线流向 铜片