第11讲 电化学基础

第11讲 原电池

一、原电池

1．能量的转化

原电池：将化学能转变为电能的装置。

电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。

2．工作原理

2e --2H ++2e -= H 2

Zn —2e -=Zn 2+氧化反应

还原反应

原理：

设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间电子转移，在一定条件下形成电流。

说明：

(1)形成原电池需要有自发的氧化还原反应。

(2)原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。

3．组成条件

(1)两个活泼性不同的电极，分别发生氧化和还原反应。

(2)电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。

(3)导线将两电极连接，形成闭合回路。

4．几种常见的电池

(1)一次电池：

碱性锌锰电池

构成：负极是锌，正极是MnO 2，电解质是KOH

负极：Zn+2OH －－2e －=Zn(OH)2；

正极：2MnO 2+2H 2O+2e －=2MnOOH+2OH －

总反应式：Zn+2MnO 2+2H 2O=2MnOOH+Zn(OH)2

特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。

(2)二次电池

①铅蓄电池

放电电极反应：

负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；

正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)

充电电极反应：

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)

总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

②镍一镉碱性蓄电池

负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2；

正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－

总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O

2Ni(OH)2+ Cd(OH)2

(5)锂电池

参考练习：

1．D某原电池装置如右图所示。下列有关叙述中，正确

的是

A．Fe作正极，发生氧化反应

B．负极反应：2H+ + 2e－＝H2↑

C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大

2．D某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见右图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是

A ．电子通过外电路从b 极流向a 极

B ．b 极上的电极反应式为：O 2+2H 2O+4e －＝4OH －

C ．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2

D ．H +由a 极通过固体酸电解质传递到b 极

3．B Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该

电池中正极的电极反应式为：2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列说法中，正确的是

A ．Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价

B ．该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe

C ．负极的电极反应式为：Al-3e -=Al 3+

D ．正极发生的电极反应式为：Li 2S+Fe-2e -＝2Li ++FeS

4．C 某燃料电池所用的原料为H 2和空气(含一定量的CO 2)，电解质为熔融的K 2CO 3。电池的总反应为：2H 2+O 2=2H 2O ，负极反应为：H 2+CO 32－-2e －= H 2O+CO 2。下列说法中正确的是

A ．正极反应为：4OH －＋4e －=2H 2O+O 2↑

B ．电池放电时，电解质中CO 32-的物质的量将减小

C ．放电时，电解质中CO 32－向负极移动

D ．电池工作时，电子从正极经外电路流向负极

5．A 根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是

A ．22()()2()()Ag s Cd aq Ag aq Cd S +++=+

B ．22()()()()Co aq Cd s Co s Cd aq +++=+

C ．22()()2()()Ag aq Cd S Ag s Cd aq +++=+

D ．22()()2()()Ag aq Co s Ag s Co aq +++=+

6．C 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：

Zn(s)+2MnO 2(s)+H 2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn 2O 3(s)，下列说法错误．．

的是 A ．电池工作时，锌失去电子

B ．电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H 2O(1)+2e －=Mn 2O 3(s)+2OH －(aq)

C ．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D ．外电路中每通过0.2mol 电子，锌的质量理论上减小6.5g

7．C 右图为一原电池的结构示意图，下列说法中不正确

．．．

的是 A ．原电池工作时的总反应为Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu ，该反应一

定为放热反应

B ．原电池工作时，Zn 电极流出电子，发生氧化反应

C ．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO 4溶液蓝

色变深

D ．如果将Cu 电极改为Fe 电极，Zn 电极依然作负极

8．AD 肼（N 2H 4）－空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液