高中化学 原电池原理

原电池原理

一．原电池

1.能量转化：原电池是__________________________________________________的装置。

2.原电池构成条件：（1）金属活泼性不同的两个电极

（2）电解质溶液

（3）电极、电解质溶液构成闭合回路

3.结构：内电路——电解质溶液、电极

导电微粒：自由移动离子（阳离子往正极移动，阴离子往负极移动）

外电路——电极（与导线）

导电微粒：自由移动电子（电子由负极经过导线流向正极，电流由正极流向负极）电极：根据活泼性的不同，分为负极（金属活泼性强）

正极（金属活泼性弱）。

正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

负极：通常是活泼性较强的金属，电子流_____（填“出”或“入”）的一极，电极被________（填“氧化”或“还原”），电极发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

4.反应特点：自发的氧化还原反应

5.工作原理：负极失电子经导线流向正极形成电流，内电路自由移动的离子定向运动传递电荷

【例题】下列关于原电池的叙述中正确的是（）

Ａ．原电池能将化学能转变为电能

Ｂ．原电池负极发生的电极反应是还原反应

Ｃ．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极

Ｄ．原电池的电极只能由两种不同的金属构成

【练习题1】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，

b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（）

A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大

B．a是正极，b是负极

C．导线中有电子流动，电子流从a极到b极

D．a极上发生了氧化反应

【练习题2】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反

应为：Zn + 2OH––2e–＝ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e–＝2Ag + 2OH–

据此判断氧化银是（）

Ａ．负极，并被氧化Ｂ．正极，并被还原

Ｃ．负极，并被还原Ｄ．正极，并被氧化

二．原电池的形成条件

（1）活泼性不同的电极材料（金属与金属或金属与非金属导体）

（2）电解质溶液。电解质溶液中离子定向移动，传递电荷，接通内电路。

（3）构成闭合电路（用导线连接或直接接触）

【例题】下列装置属于原电池的是（）

【练习题】下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（）

例如：Fe——C(NaCl溶液)

电极反应为：

（－）Fe—2e—=Fe2+

（＋）O2+2H2O+4e—=4OH—

电池总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

在这里Fe并没有和溶液中溶质NaCl发生反应，而是和O2发生氧化还原反应。可见在原电池中只要有能释放能量的氧化还原反应发生，就可以产生电流。

三、原电池的工作原理

活泼金属（负极）——失电子——氧化反应——电子流出

不活泼金属（或石墨）（正极）——得电子——还原反应——电子流入

在这里要求熟练书写电极反应和电池反应式，能由电极反应写出电池反应式，能由电池反应式写出电极反应，会判断电极符号、溶液pH及浓度的变化等。

例如：电子表所用钮扣电池的两极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH。

放电时锌极上的电极反应式为：Zn+2OH——2e—=Zn(OH)2

Ag2O电极上发生的反应为：Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—

下列说法正确的是（）

A．锌是负极，Ag2O是正极

B．锌发生还原反应，Ag2O发生氧化反应

C．溶液中OH—向正极移动，K+、H+向负极移动

D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH保持不变

四．原电池原理的应用

（一）做电源

要了解常见的一些电池，由所给条件判断两极符号、电极反应、电池反应、电解质溶液浓度、pH变化等。

常见的化学电源

1.普通锌锰电池——干电池

负极（锌筒）：Zn－2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ + 2e-= 2NH3 + H2

电池总反应式为：Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H2

2.铅蓄电池(可充电电池)

负极：Pb + SO42-－2e -====== PbSO4

正极：PbO2 + 4H+ + SO42-+ 2e- ====== PbSO4 + 2H2O

放电

充电

电池总反应式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

3.银锌电池（钮扣电池）

负极：Zn+2OH--2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e_ =2Ag+2OH-

电池总反应式为：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO

4.锂电池（有多种）

5.海水电池

1991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。

负极：4Al－12e－= 4Al3+正极：3O2 + 6H2O+12e－=12OH－

电池总反应式为：4Al+3O2 + 6H2O= 4Al(OH)3

6.燃料电池（如氢氧燃料电池）

电池总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O

（二）金属的腐蚀和防护

1．金属腐蚀的本质是：金属单质失电子被氧化成金属阳离子的过程，M—ne—=M n+

2. 金属的防护

（1）加保护层：刷漆、电镀等。

（2）改变结构：制成合金。

（3）电化学方法

①牺牲阳极保护法：

Fe与Zn相连，牺牲Zn保护Fe。

②阴极保护法：

将被保护的金属连在直流电源的负极（阴极），电源负极提供电子，阻止了金属失电子。

（三）加快反应速率

例如：纯锌与稀H2SO4反应速率较慢，当加入CuSO4溶液以后，反应速率加快，因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn 接触，在稀H2SO4中形成原电池，加快反应速率。

（四）判断金属活动性