一轮复习_原电池原理完整

②碱性电解质 － － 2H － 4e ＋ 4OH ===4H2O 2 负极： 正极： O2＋2H2O＋4e ===4OH
－ －
； ；
总反应： 2H2＋O2===2H2O
。
【要点深化】 1．二次电池和燃料电池的几个注意事项 (1)可充电电池(二次电池)充电时，电池正极接电源正 极，电池负极接电源负极。
＋ － 2－ PbO ＋ 4H ＋ SO ＋ 2e ＝PbSO4＋2H2O 2 4 正极：__________________________________________ 。
(3)充电的电极反应为： － ＋ 2－ PbSO ＋ 2H O － 2e ＝ PbO ＋ 4H ＋ SO 4 2 2 4 阳极：__________________________________________ ；
原电池电极方程式的书写原则与技巧
①电极反应是氧化还原反应，要遵循质量 守恒、电子守恒及电荷守恒。另外还要遵守以 下两个原则： a． 共存原则： 注意介质对电极产物的影响， 物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的 形式不同。如电解质溶液的酸碱性不同，在酸 性条件下，碳元素以 CO2 释放出去，而碱性条 2－ 件下，碳元素则以 CO3 形式存在；O2 放电时， ＋ 在酸性溶液中它与 H 结合成 H2O， 在碱性溶液 － 中与 H2O 结合成 OH 。
►
探究点一
【知识梳理】 1．原电池
原电池
一 原电池的工作原理
化学能 转化为________ 电能 的装置。 把__________ 2．形成条件 本质条件：能自发进行的氧化还原反应 金属活动性 不同的金属或由 (1)两个电极由两种______________
__________________ 金属和其他导电 的材料(非金属或某些氧化物等)组成。 (2)电解质溶液。 (3)形成闭合回路。
请根据氧化还原反应 :
Cu +2 Fe =
3+
Cu2+
+ 2Fe
2+
设计成原电池。你有哪些可行方案? 负极： Cu Cu – 2e- = Cu2+
正极： 比Cu不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+
电解质溶液：Fe2(SO4 )3、FeCl3等
若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是 什么？试画出原电池的装置简图。
阳离子 移向正极，在其表面得电子被 电解质溶液中的__________ 还原 ，形成一个闭合回路。 ________
在整个装置的电流回路 中，溶液中的电流通路 是靠离子迁移完成的。 Zn失去电子形成的Zn2+进 入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液 因Zn2+增多而带正电荷。 同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相 对较多而带负电荷。溶 液不保持电中性，这两 种因素均会阻止电子从 锌片流向铜片，造成电 流中断。
b．减法原则：若已知总反应方程式，要求写出某一极的电极 反应方程式，可以先分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析 有关元素的化合价变化情况)，然后写出较易书写的电极反应式， 将这个反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去较易书写(一 般为负极)的电极反应式，即得另一极的电极反应式。 ②燃料电池负极方程式的书写 方法一：用总方程式减去正极电极方程式。 燃料电池的总方程式就是该燃料在氧气中燃烧的方程式(但要 注意如果电解质溶液是碱性，则生成的二氧化碳要与氢氧根离子继 续反应，写成碳酸根离子)，而正极反应都是氧气得到电子：O2＋ － － ＋ － 2H2O＋ 4e ＝ 4OH ( 碱性介质 ) 或 O2 ＋ 4H ＋ 4e ＝ 2H2O( 酸性介 质)。
习题：
1.下列哪几个装置能形成原电池？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Zn
Cu
A
V H SO
2
B
V
H2SO4
C
Cu
X
H 2 SO 4
Zn
D
X
Cu
4
酒精
Fe
Leabharlann Baidu
Cu
V
E
F
X
M
NaCl溶液
X
H2SO4 H2SO4
V
N
H 2S O 4
3．原电池的两极
强 的金属，发生________ 氧化 反应。 负极：活泼性______ 弱 的金属或导体，发生________ 还原 反应。 正极：活泼性______
【典例精析】 例1 [2010· 广东卷]铜锌原电池(如图20－4)工作时， 下列叙述正确的是( BC )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
[2010· 宁夏卷]根据图20－5可判断出下列离子方 程式中错误的是( A )
电解质溶液和电极材料的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个 半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的 电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。
（电池的电极必须导电）
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 ②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 ③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极 ④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
化学电源
碱性锌—锰干电池
电池反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 MnO2 ，电解质：KOH。 Zn 负极：________ ，正极：________ Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 负极反应：______________________________________ 。
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 。 正极反应：______________________________________
2．二次电池 铅蓄电池 (1)总反应式： PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
(2)放电的电极反应为： － 2－ Pb ＋ SO － 2e ＝PbSO4 4 负极：__________________________________________ ；
－ 阴极：__________________________________________ 。 PbSO4＋2e－＝Pb＋SO2 4
3．燃料电池 (1)燃料电池与前几种电池的差别：①氧化剂与还原 剂在工作时 不断补充 ；②反应产物 不断排出 ；③能 量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约 能源。 (2)氢氧燃料电池 ①酸性电解质 － ＋ 2H － 4e ===4H 负极： 2 ； ＋ － O ＋ 4H ＋ 4e ===2H2O 正极： 2 ； 2H2＋O2===2H2O 总反应： 。
A．LiAl 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===Li2S＋Fe － ＋ C．负极的电极反应式为 Al－3e ===Al3 － D．充电时，阴极发生的电极反应式为 Li2S＋Fe－2e ===2Li＋＋FeS
一、金属腐蚀：
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探究点三
Cu ＋2e ===Cu Cu片 ，电极反应式：___________________ 正极：________ 。 Zn＋ Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电池反应：______ ________________________________ _____。
2＋
－
(2)电子移动方向 负极 释放，经__________ 外电路 沿导线流入________ 正极 ， 电子由________
金属的腐蚀与防护
是金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发 生氧化还原反应而引起损耗的现象。
M - ne- = Mn+ 二、金属腐蚀的类型： （1）化学腐蚀
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的 腐蚀叫做化学腐蚀。 （2）电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀 叫做电化学腐蚀。
(2)可充电电池(二次电池)放电时负极发生氧化反应，
充电时该极(阴极)发生还原反应；放电时正极发生还原反 应，充电时该极(阳极)发生氧化反应。
(3)燃料电池的负极为通入燃料的一极，正极为通入
助燃剂的一极(一般为氧气)，电极材料一般不参加化学反 应，只起传导电子的作用。
【典例精析】 例2 [2010· 浙江卷]LiAl/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－===Li2S＋Fe。 有关该电池的下列说法中，正确的是( B )
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) ＋ ＋ B．Co2 (aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2 (aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
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探究点二
【知识梳理】 1．一次电池
由于盐桥（如KCl） 的存在，其中阴离子Cl向ZnSO4溶液扩散和迁移， 阳离子K+则向CuSO4溶液 扩散和迁移，分别中和 过剩的电荷，保持溶液 的电中性，因而放电作 用不间断地进行，一直 到锌片全部溶解或 CuSO4 溶液中的 Cu2+几乎完全 沉淀下来。若电解质溶 液与KCl溶液反应产生沉 淀，可用NH4NO3代替KCl 作盐桥。
4．电极反应式的书写和电子移动方向(如图20－1)
此电池的优点： 能产生持续、稳定的电流。 盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路， 代替两溶液直接接触。 （2）平衡电荷。 (1)电极反应式 － 2＋ Zn===Zn ＋ 2e Zn片 ，电极反应式：___________________。 负极：________
与原 电 池 相关的概念
电子流向：负极流向正极 外电路 电流方向：正极流向负极 1.电路： 阴离子： 向负极移动
内电路
阳离子；
向正极移动
负极： 电子流出的一极
2.电极：
正极： 电子流入的一极
3.电极反应式：
负极： Zn－2e-＝ Zn2+
正极： 2H++ 2e-＝ H2↑
4.总反应式： Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
金属跟接触的 条件 物质反应
电化学腐蚀
拓展练习
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。 镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；
Al 两极反应式为：正极 ； 负极 Mg－2e—=Mg2+ 。 该装置将 化学能 能转化为 电能 能。 （2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为 Al+4OH—-3e—=AlO2-+2H ， 2O 总反应方程为 。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
• 下列关于原电池的叙述正确的是（ B ） • A、构成原电池的正极和负极必须是两种 不同的金属 • B、原电池是将化学能转变为电能的装置 • C、原电池中电子流出的一极是负极，该 极被还原 • D、原电池放电时，电流的方向是从负极 到正极
原电池电极的判断和电极方程式的书写
原电池正负极的判断
原电池的正负极的判断方法
第八单元
化学反应及能量
原 电 池
第八单元 │ 电化学知识框图
知识框图
第八单元 │ 电化学知识框图
考纲导学
考纲要求 命题预测
1.原电池的工作原理。运用原电池 1.了解原电池的工 工作原理书写电极方程式或正误判断， 作原理，能写出电极反 以及金属腐蚀的类型判断与防护是近几 应和电池反应方程式。 年高考的重点，常以选择或填空的形式 了解常见化学电源的种 进行考查，难度中等。 类及其工作原理。 2.对新型化学电源的考查。近年来 2.理解金属发生电化 这一考点成为高考命题的必考点和区分 学腐蚀的原因、金属腐 点，通常是以新型(燃料电池、固体熔 蚀的危害、防止金属腐 融电解质等)电池，对其工作原理分析 蚀的措施。 及电极方程式的书写为主，难度较大。
微观判断 电子流出的极 ——负极
（根据电子 电子流入的极 ——正极 流动方向）
宏观判断： ①根据电极材料 较活泼的电极材料 ——负极
②根据原电池电极 发生的反应
较不活泼的电极材料——正极 发生氧化反应的极 ——负极
发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极 ③根据电极增重还是减重 工作后 质量减少的电极 ——负极 ④根据电极有气泡冒出： 工作后，有气泡冒出的电极为正极