电化学基础知识整理(1)

专题二：电化学基础知识

一、.原电池

原电池是将化学能转化为电能的装置

1. 原电池原理

①、原电池：将化学能转变成电能的装置

②、形成条件：①活动性不同的两电极（连接）；②电解质溶液（插入其中并与电极自发反应）；③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应

③、电极名称：

负极：较活泼的金属（电子流出的一极）

正极：较不活泼的金属或能导电的非金属（电子流入的一极）

④、电极反应：

负极：氧化反应，金属失电子

正极：还原反应，溶液中的阴离子得电子或氧气得电子（吸氧腐蚀）

⑤、电子流向：由负极沿导线流向正极

锌-铜电池，负极-Zn，正极-Cu。

负极：Zn-2e=Zn2+，电解质溶液——稀硫酸。

正极：2H++2e=H2↑

总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+

注意：如果在铜锌的导线中加一个电流计，电流计指针会发生偏转。随时间的延续，电流计指针的偏转角度逐渐减小。

盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用

例如:铜锌原电池中用到了盐桥

现象:

⑴、检流计指针偏转，说明有电流通过。从检流计指针偏转的方向可以知

道电流的方向是Cu极→Zn极。根据电流是从正极流向负极，因此，Zn

极为负极，Cu极为正极。而电子流动的方向却相反，从Zn极→Cu极。

电子流出的一极为负极，发生氧化反应；电子流入的一极为正极，发生还

原反应。

一般说来，由两种金属所构成的原电池中，较活泼的金属是负极，较不活泼的金属是正极。其原理正是置换反应，负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。反应一段时间后，称重表明，Zn棒减轻，Cu棒增重。

⑵、取出盐桥，检流计指针归零，重新放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。

盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷。Cu2+获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，SO42-过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在，其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥(如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻)连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流表，就可以观察到下面的现象：

(1)电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极.

(2)铜片上有铜析出，锌片则被溶解.

(3)取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用.

小结：关于书写原电池和电解池的电极反应式

电极反应式的书写是一大难点，如何较轻松的解决这一难点，关键是掌握书写电极反应式的书写技巧。根据原电池原理可得：

负极：失电子发生氧化反应（一般通式：M Mn+ + ne-）

正极：得电子发生还原反应（一般通式：N + me- Nm-）

要把电极反应式准确写出，最关键的是把握准总反应，我们可以通过总反应进一步写出电极反应式，即通总反应判断出发生氧化和还原的物质（原电池的条件之一就是自发的发生氧化还原反应），将氧化与还原反应分开，结合反应环境，便可得到两极反应。

一、原电池电极反应式书写技巧

1、凡有金属参与的原电池反应一般较活泼金属做负极：

如：⑴Mg、Al在酸性（非氧化性酸）环境中构成原电池活泼金属做负极

解析：在酸性环境中Mg 比Al活泼，其反应实质为Mg的析氢蚀：

∴负极：Mg- → Mg2++2e- 正极：2H++2e- → H2↑ 总反应式：Mg+2H+=Mg2+H2↑

铜锌原电池就是这样的原理。

（2）较活泼金属不一定做负极，要看哪种金属自发发生反应：

如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池，相对不活泼的Al做负极

解析：在碱性环境中Al 比Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：

2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O∴负极：2Al + 8OH- → 2[Al（OH）4]- +6e-

正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-

注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-（过量）结合转化为[Al（OH4]-。

再如：Fe、Cu常温下在浓H2SO4、HNO3溶液中构成的原电池也是如此。

(3) 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；

(4)根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。

（5）根据原电池反应式确定：失电子发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。

2．书写电极反应式应注意：

第一、活性电极：负极失去电子发生氧化反应；正极上，①电解质溶液中的阳离子与活性电极直接反应时，阳离子（或氧化性强的离子）得到电子；②电解质溶液中的阳离子与活性电极不反应时，溶解在溶液中的O2得电子，发生还原反应。

第二、两个电极得失电子总数守恒。

第三、注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并写。

3、燃料电池：

（1）关键是负极的电极反应式书写，因为我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。当然由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。这一步对大多数学生而言没什么难度。由于在反应中氧气由0价变为－2价，得电子，即O2作氧化剂是正极，接下来我们即可写出正极的电极反应式：①若此时电