高中化学：原电池

3.我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为 电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应 4 Al 3O2 6H 2O 4 Al (OH )3 为： 下列叙述不正确的是 A．正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OHB．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C．以网状的铂为电极，可增大与氧气的接触面积 D．该电池通常只需要更换铝板就可继续使用
4.总反应式： Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
锌铜原电池工作原理
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
提出问题： 上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸 的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造 成的呢？有没有什么改进措施？ 造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气 泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内 阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。 为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示 的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究 请同学们思考：
上述原电池装置是将什么反 应的化学能转换成电能的？指出 电池的正负极，并分别写出其中 负极和正极的电极反应式以及该 电池的总反应方程式。
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
负极（锌片）： Zn－2e- =Zn2+ （氧化反应） 正极（铜片）： Cu2+ +2e-=Cu （还原反应）
Cu
A
V H SO
2
B
V
H2SO4
C
Cu
X
H 2 SO 4
Fe Cu
D
X
NaCl溶液
4
Zn
Zn
Cu
E
V
F
X
M
酒精
XNaCl溶液 X H SO
2
N
4
H2SO4
Cu
O
V
H 2S O 4
2. 一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,该反应的的原电池正确组合是（C ）
A 正极 负极 Zn Cu B Cu Zn C Cu Zn D Fe Zn
练习、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受 到重视。 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作 电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为 正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完 成有关的电池反应式： 电池反应式： 负极反应式：2CO+2CO32- →4CO2+4e－
－ → 2CO 2－ O ＋ 2CO ＋ 4e 2 3 正极反应式： 2 ，
②请写出右边原电池的电极方程式。
总反应方程式： 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 拆成离子方程式： 2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑
根据化合价升降判断正负极
负极：Al，失e2Al 6e－ ＝ 2Al3+
2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O 负极总反应： 2Al +8OH-－6e－ ＝2AlO2- + 4H2O
四、电极方程式的书写
1.简单原电池电极方程式的写法
Cu
A
C
①判断右边原电池的正、负极，并写出电极 反应式。 先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应
FeCl3溶液
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
拆成离子方程式： Cu+2Fe3＋=Cu2＋+2Fe2＋ 根据化合价升降判断正负极 负极： Cu 失电子 Cu-2e-=Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3++2e-=2Fe2+
优点：能产生持续、 稳定的电流。
盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要
产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱 和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管， 用棉花堵住管口即可。
实验探索
实验三（书71页实验4-1） 实验现象： 有盐桥存在时电流计指针 发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即 回到零点，说明没有电流通过。
原电池原理
外电路
失e，沿导线传递，有电流产生
氧化反应
还原反应
负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子
Biblioteka Baidu
铜锌原电池 正极
Cu2++2e- =Cu
阳离子
阳离子 电解质
溶液
内电路
电 负极： Zn-2e- =Zn2+ （氧化反应） 极 正极：Cu2++2e- =Cu （还原反应） 反 2+=Zn2++Cu (离子方程式） Zn+Cu 总反应： 应
2H2 - 4e- ＝ 4H＋ 4H+ + 4OH- ＝4H2O
负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- ＝4H2O
正极: 总反应－负极反应
O2 + 2H2O + 4e- ＝4OH-
有机物碱性燃料电池
CxHyOz O2 KOH溶液
总反应：CxHyOz+ （x+y/4 _ z/2）O2+ 2xOH= xCO32-+(x+y/2)H2O
银锌电池（电解质为KOH）的电池总反应为： Zn＋ Ag2O ＝ ZnO＋ 2Ag 写出其正、负极反应。
负极： Zn－2e－ ＋2 OH－ ＝ ZnO ＋ H2O
正极： Ag2O ＋2e－＋H2O ＝ 2Ag ＋2OH－
1.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比， 该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
可以
形成条件三：必须形成闭合回路
（不可以）
二、组成原电池的条件
1、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金 属氧化物）作电极。 2、电极材料均插入电解质溶液中。 3、两极相连形成闭合电路。 4、内部条件：能自发进行氧化还原反应。
1.下列哪几个装置能形成原电池？
Zn Cu
Fe
Cu
Zn
Zn
Fe
正极：（x+y/4 _ z/2）O2+（4x+y-2z）e+(2x+y/2-z)H2O=(4x+y-2z)OH负极：CxHyOz -（ 4x+y-2z ）e-+（ 6x+y-2z ） OH- =xCO32-+(3x+y-z)H2O
固体燃料电池
丁烷燃料电池（固体Y2O3、ZrO2传递O2-）
总反应：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O 负极：2C4H10-52e-+26 O2- =8CO2+10H2O 正极：13O2+52e-=26 O2
第四章 电化学基础
第一节 原电池
2016年9月13日星期二
安陆一中化学组
阅读教材P70 回答
研究化学能与电能相互转换的装置、 1、电化学： 过程和效率的科学 2、从反应产物与电流的关系分类： ①产生电流的反应→→原电池 ②借助电流而发生的反应→→电解池
复习回顾 将化学能转化为电能 1、原电池是______________________的装置。 氧化还原反应 原电池反应的本质是____________________ 反应。 2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： 负 （填“正”或“负”）极， Zn电极是____ 2+ Zn － 2e = Zn 其电极反应为_______________，该反应 氧化 （填“氧化”或“还原”，下同）反应； 是______ 正 极，其电极反应为 Cu电极是______ 2H+ +2e- =H2↑ 该反应是_________ 还原 _______________, 反应。 （2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn电极 2+ 负 Zn － 2e =Zn 是____极，其电极反应为_____________， 氧化 反应；Cu电极是____ 正 极， 该反应是________ 2+ Cu +2e = Cu 其电极反应为_______________, 该反应是 还原反应. _____
总电池反应：
2CO+O2 → 2CO2
。
3.复杂原电池电极方程式的书写
方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失 电子显正电”的原则， 利用“电荷守恒”，通过巧用H＋、OH－和水写出电极方程式
练习：写出铅酸蓄电池的电极反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 负极： Pb失电子 Pb ＋SO42－－2e－ ＝PbSO4 正极： PbO2＋SO42－＋ 2e－ ＋4H＋ ＝PbSO4 ＋ 2H2O
3.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连 组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由 d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上 有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 A． a > b > c > d B ．a > c > d > b B C．c > a > b .> d D ．b > d > c > a 4.X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：①水 溶液中，X+Y2+=X2++Y ；②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑ ；③M、 N为电极与N盐溶液组成原电池，电极反应为M-2e-=M2+； ④Y可以溶于稀硫酸,中，M不被稀硫酸氧化，则这五种金 属的活动性由弱到强的顺序是 C A ． M ＜ N＜ Y＜ X＜ Z B.N＜M＜X＜Y＜Z C ． N ＜ M＜ Y＜ X＜ Z D.X＜Z＜N＜M＜Y
与原电池相关的概念
电子流向：失电子的一极向得电子的一极 外电路 电流方向：与电子流动方向相反 1.电路： 阴离子流动方向与电子流动方向一致
内电路
阳离子流动方向与电流方向一致
负极：电子流出的一极
2.电极：
正极：电子流入的一极
负极： Zn－2e-＝ Zn2+
3.电极反应式：
正极： 2H++ 2e-＝ H2↑
下列叙述不正确的是 C A．放电时负极反应为： B．充电时阳极反应为： C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强
2.某可充电的锂离子电池以LiMn2O4（次锰酸锂）为正极，嵌 入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电 Li LiMn 2O 4 Li 2 Mn 2O 4 池反应为： 下列叙述正确的是 A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B + B．放电时，正极反应为Li + LiMn2O4 + e =Li2Mn2O4 C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D．充电时，阳极反应为Li+ + e- =Li
电解质溶液 CuCl2
H2SO4 CuSO4
HCl
三、原电池的正负极的判断方法 微观判断
（根据电子流动方向）
电子流出的极 电子流入的极
较活泼的电极材料
——负极
——正极 ——负极
宏观判断：
①根据电极材料 ②根据原电池电极发生 的反应 ③根据电极质量的变化
较不活泼的电极材料 ——正极 发生氧化反应的极 ——负极
电池反应（总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn
2+
+ Cu
二、实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极
（不可以）
负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极
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
1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原 电池时，锌为负极，此金属是 B A.Mg B.Fe C.Al D.Cu 2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH A.不变 C逐渐变大 B先变大后变小 D.逐渐变小 C
正极：总反应－负极反应
6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑
2.燃料电池电极方程式的写法
总反应： 实际上就是燃料的完全燃烧。 负极（通入燃料）：为燃料失去电子的氧化反应， 正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子的还原反应。 以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例 总反应：2H2+ O2＝2H2O 负极: H 2 失e－
分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？ 盐桥在此的作用是什么？
参考教材72页 第三段
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。 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。取出盐桥，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。 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。