高三一轮复习原电池

(2)电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶 解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两 个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个 容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在 铜锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质 溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
H2O + CO2 ⇌ H2CO3 ⇌ H + + HCO3 - H2O ⇌ H + +OH- 这样在钢铁表面形成了一层电解质 溶液的薄膜,它跟钢铁里的铁和少量的碳构成 无数微小的原电池。
其中铁作负极,碳作正极
电解质溶液
钢铁
钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 负极（Fe）： Fe—2e— = Fe2+ 正极（C）：①水膜酸性较强 2H++2e— = H2
充电过程：
❖阳极：PbSO4 (s)-2e-+2H2O (l)＝ PbO2(s) +SO42-(aq) +4H+(aq)
❖阴极： PbSO4 (s)+2e- ＝Pb(s)+SO42-(aq)
总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
氧化反应 M-ne－=Mn+
负
正
极 阴离子 极
阳离子
还原反应 Nm++me－=N
可用于判断原 电池正负极
总结：（1）电子流向： （2）电流方向： （3）电极反应的类型： 原反应
极发生氧化反应，
极发生还
（4）电解质溶液中离子定向移动方向：阳离子→ 离子→ （5）电极反应现象
，阴
例题解析 考点一：原电池的工作原理
②水膜酸性很弱或呈中性 2H2O+O2+4e— = 4OH—
5 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性
水膜酸性很弱或呈中性
电 极
负极Fe(-)
_
Fe-2e =Fe2+
_
2Fe-4e =2Fe 2+
反 应
正极C(+)
+
_
2H +2e = H2
_
_
O2+2H2O+4e = 4OH
总反应 Fe+ 2H + = Fe2++ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
稀硫酸
递进题组 原电池正、负极的判断
1.下列有关原电池的说法中正确的是
(D )
A.在内电路中，电子由正极流向负极 B.在原电池中，相对较活泼的金属作
负极，不活泼的金属作正极 C.原电池工作时，正极表面一定有气
泡产生 D.原电池工作时，可能会伴随着热能
变化
双液原电池的工作原理（有关概念）
（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的
胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出
（２）盐桥的作用是什么？
可提供定向移动的阴阳离子，
使由它连接的两溶液保持电
中性，盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移，
使锌的溶解和铜的析出过程
得以继续进行。
盐桥的作用： （1）形成闭合回路。
导线的作用是传递电子， 沟通外电路。而盐桥的作用
（2）平衡电荷。
则是沟通内电路。
叫做化学腐蚀。
2 电化学腐蚀
不纯的金属与电解质溶液
（更普遍且危害大）接触时，会发生原电池反
应，比较活泼的金属失电子而
被氧化的腐蚀叫做电化学腐
蚀。
钢铁在干燥的空气里长时间不易被 腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐 蚀,这是什么原因呢?
（1）钢铁腐蚀的原因
在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄 的水膜。水膜中溶解有来自大气中的CO2、 SO2、H2S等气体 使水膜中含有一定量的H +
化学电源 概念：利用原电池原理制造的供电装置
干电池（一次电池）
普通锌锰电池
碱性电池
纽扣电池
1 碱性锌锰电池
电解质是KOH:
负极：Zn，正极：MnO2，
❖负极：Zn+2OH--2e- ＝Zn(OH)2
❖ 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH❖ 总反应：
❖ Zn+2MnO2+2H2O= 2MnO(OH)+Zn(OH)2 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和 连续放电 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
2 铅蓄电池
负极：Pb(s)+SO42-(aq) －2e- =PbSO4(s)
放 电
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+ 2e-
过
总反应： =PbSO4(s)+2H2O(l)
程
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
铅蓄电池是二次电池，能放电也能充电， 充电是放电的逆过程
3．按要求画出原电池装置图。 如根据以下反应设计的原电池：
原理
化学反应： CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu 电极反应： 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu
装置图
(1)自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池， 如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O等。
（1）电解质溶液：海水，中性 负极材料：铝 正极材料：石墨、铂网等
负极：4Al－12e－ = 4Al3+； 正极：3O2+6H2O+12e－ = 12OH－ 总反应式为：4Al+3O2+6H2O = 4Al(OH)3
（1）电解质溶液：NaOH 负极材料：铝 正极材料：石墨、铂网等
负极：4Al－12e－+ 16OH- = 4AlO2- + 8H2O； 正极：3O2+6H2O+12e－ = 12OH－ 总反应：4Al+3O2+4OH- = 4AlO2－ + 2H2O
掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握 了其它气态烃燃料电池的电极反应式
6 甲醇燃料电池
（1）碱性电解质 负极： CH3OH+8OH- - 6e- =CO32-+6H2O 正极： O2+2H2O+4e- = 4OH–
总反应: 2CH3OH+3O2+4OH- =2CO32-+6H2O
甲醇、水与空气相互反 应而产生电能。装置工 作时只排出水蒸汽和碳 氧化合物，因此比起传 统的电池它常被视为一 种绿色能源。只需要更 换甲醇匣就可以在数秒 之内重新补充能源。
总结(1)C在酸性溶液中以CO2 形式存在， 在碱性溶液中以CO32－形式存在。
(2)三价铝在酸性条件下以Al3+形式存在，在 中性条件下以Al(OH)3形式存在，在碱性条 件下以AlO2- 形式存在。
三、金属的电化学腐蚀
金属腐蚀本质: 金属与周围物质发生氧化还原反应
1 化学腐蚀
金属与接触到的干燥气体（如 O2,Cl2,SO2）或非电解质液体(石油) 等直接发生化学反应引起的腐蚀
2放Pb电SO4(s)+2H2O(l) 充电
燃料电池
小型高性能燃料电池
（微型氢氧燃料电池）
燃料电池是利用氢气、天然气、 甲醇等燃料与氧气或空气进行 反应时释放出来的化学能直接 转化成电能的一类原电池。
3 氢氧燃料电池
两个电极均为惰性电极（石墨/铂）
总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O 不能写条件
例1:（2007全国Ⅱ理综）在盛有稀H2SO4的烧杯中放
入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是
（ DH）
A. 正极附近的SO42―离子浓度逐渐增大
B. 电子通过导线由铜片流向锌片
C. 正极有O2逸出Zn来自CuD. 铜片上有H2逸出
E．铜是阳极，铜片上有气泡产生 F．铜片质量逐渐减少 G．电流从锌片经导线流向铜片 H．氢离子在铜片表面被还原
(2)原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如氢氧燃料 电池中，电解质溶液不参与反应。
铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷 电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1) 写 出 FeCl3 溶 液 腐 蚀 印 刷 电 路 铜 板 的 离 子 方 程 式 ______2_F_e_3_＋_＋__C_u_=_=_=__2_F_e_2＋__＋__C_u_2_＋__________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图， 标出正、负极，并写出电极反应式。
燃料和氧化剂连续不断地由 外部供给，在电极上不断地 反应，生成物不断地被排除， 于是电池就连续不断地提供 电能。
燃料电池---氢氧燃料电池（碱性）
• H2~O2燃料电池(碱性环境) • 电极材料为活性铂电极、活性石墨电极
• 或多孔镍板
• 电解质溶液:20%~40%的KOH溶液 • 负极：2H2+ 4OH–– 4e- = 4H2O • 正极：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH– • 电池反应: 2H2+ O2= 2H2O • 特点：
①活动性不同的两种金属。例如，锌铜原电池中，锌板作原电 池的负极，铜板作原电池的正极。 ②金属和非金属。例如，锌锰干电池中，锌片作原电池的负极， 石墨棒作原电池的正极。 ③金属和化合物。例如，铅蓄电池中，铅板作原电池的负极， 二氧化铅作原电池的正极。 ④惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。