高三一輪復習：《原電池工作原理》

1、2022-4-2化學基本理論化學基本理論灤平一中高三化學組灤平一中高三化學組 原電池的工作原理原電池的工作原理(第一課時）考點一原電池的工作原理：考點一原電池的工作原理：1.定義：定義： 化學能轉化為電能的裝置為原電池。化學能轉化為電能的裝置為原電池。從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應均從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應均可設計成原電池；可設計成原電池；. .電極名稱：電極名稱：原電池原電池相對活潑的電極為負極相對活潑的電極為負極相對不活潑的電極為正極相對不活潑的電極為正極3.3.電極反應：電極反應：原電池原電池負極：負極：正極：正極：失電子的氧化反應失電子的氧化反應得電子的還原反應得

2、電子的還原反應 （兩電極用導線連接（兩電極用導線連接，或接觸或接觸。）。） 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導 體）體）; 兩不活潑的導體石墨或兩不活潑的導體石墨或Pt等（燃料電池電極）等（燃料電池電極）; 金屬和金屬氧化物金屬和金屬氧化物(鉛蓄電池，銀鋅電池）鉛蓄電池，銀鋅電池）.4 4、原電池的形成條件、原電池的形成條件5.5.定向移動方向定向移動方向：電子、離子：電子、離子原電池原電池“外電路電子移動失電子作負極；外電路電子移動失電子作負極；內電路離子移動內電路離子移動同性相吸同性相吸”必發(fā)生必發(fā)生失電子失電子的的氧化反應氧化反應必發(fā)生必

3、發(fā)生得電子得電子的的還原反應還原反應練習：下列哪幾個裝置能形成原電池練習：下列哪幾個裝置能形成原電池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2Cu CuSO4氧化反應氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質電解質溶液溶液鹽橋鹽橋失失e，沿導線傳遞，有電流產生，沿導線傳遞，有電流產生還原反應還原反應2H+2e- =H2陰離子陰離子陽離子陽離子總反應：總反應：負極負極正極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2

4、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學方程式）（化學方程式）電極反應電極反應正極：正極：負極：負極：（氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）陽離子陽離子外電路外電路內電路內電路6.工作原理：工作原理：（）（）鹽橋的作用是什么鹽橋的作用是什么？可可提供定向移動的陰陽離子，提供定向移動的陰陽離子，使由它連接的兩溶液保持電使由它連接的兩溶液保持電中性中性，鹽橋保障了電子通過鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉移，外電路從鋅到銅的不斷轉移，使鋅的溶解和銅的析出過程使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進行得以繼續(xù)進行。 導線的作用是傳遞電子，導線的作用是傳遞電子，溝通

5、外電路。而鹽橋的作用溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內電路。則是溝通內電路。7.雙液原電池的工作原理雙液原電池的工作原理（有關概念）（有關概念）（）鹽橋中裝有飽和的（）鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出 鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）形成閉合回路。）形成閉合回路。（2）平衡電荷。）平衡電荷。(3)雙液原電池雙液原電池的的優(yōu)點：優(yōu)點：能產生持續(xù)、穩(wěn)能產生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。定的電流?！拘≡嚺５丁恳罁?jù)氧化還原反應：【小試牛刀】依據(jù)氧化還原反應：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)設計設計的

6、原電池如圖所示。的原電池如圖所示。鹽橋鹽橋XYACuSO4溶液溶液電流計電流計Ag請回答下列問題：請回答下列問題：(1)電極電極X的材料是的材料是_；電解質溶液電解質溶液Y是是_；(2)銀電極為電池的銀電極為電池的_極，極，發(fā)生的電極反應為發(fā)生的電極反應為_X電極上發(fā)生的電極反應為電極上發(fā)生的電極反應為_；(3)外電路中的電子是從外電路中的電子是從_電極流向電極流向_電極。電極。銅銅(或或Cu)AgNO3溶液溶液正正Age AgCu -2e Cu2負負(Cu)正正(Ag)利用反應利用反應Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設計，設計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽一個單液原電

7、池，一個雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應。橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應。 參考答案參考答案 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液負極（負極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）（氧化反應）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應）（還原反應）(+)(-)鹽橋鹽橋Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 考點二、原電池的考點二、原電池的設計設計：請將氧化還原反應請將氧化還原反應 Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 設計成一個設計成一個能產生能產生持續(xù)、持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置穩(wěn)定電流的原電池裝置C

8、uCuSO4AgAgNO3例例1 1：判斷右邊原電池的判斷右邊原電池的正、負極正、負極，并寫出電極反應式并寫出電極反應式?？键c三：電極的判斷及電極反應式的書寫考點三：電極的判斷及電極反應式的書寫AFeClFeCl3 3溶液溶液負極：負極：Cu -2e Cu 2+ 正極：正極：2Fe3+ +2e -2Fe2+Cu CMg AlA稀硫酸溶液稀硫酸溶液NaOHNaOH溶液溶液（稀硫酸）負極（稀硫酸）負極:Mg -2e-Mg2+ 正極：正極：2H+2e-H2（NaOH溶液）溶液） 負極：負極：2Al+8OH- -6e- 2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2正極：正極

9、：6H2O+6e- 3H2+6OH-o 方法一：根據(jù)電極材料的性質確定。方法一：根據(jù)電極材料的性質確定。o 1.對于金屬對于金屬金屬電極，金屬電極，o 活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極；活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極；o 2.對于金屬對于金屬非金屬電極，非金屬電極，o 金屬是負極，非金屬是正極，如干電池等；金屬是負極，非金屬是正極，如干電池等；o 3.對于金屬對于金屬化合物電極，化合物電極，o 金屬是負極，化合物是正極。金屬是負極，化合物是正極。o 方法二：根據(jù)電極反應的本身確定。方法二：根據(jù)電極反應的本身確定。o 失電子的反應失電子的反應氧化反應氧化反應負極；負極；o 得電子的反應得電子的

10、反應還原反應還原反應正極。正極?？键c三：電極的判斷及電極反應式的書寫考點三：電極的判斷及電極反應式的書寫考點四：原電池原理的應用考點四：原電池原理的應用(三三)比較金屬的活潑性；比較金屬的活潑性；構建原電池，測出正負極，構建原電池，測出正負極，負極金屬活潑性負極金屬活潑性 正極正極(四四)加快某些化學反應的反應速率；加快某些化學反應的反應速率；(一一)設計原電池，制做化學電源；設計原電池，制做化學電源；(二二)金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護。金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護。o 燃料電池燃料電池o 熔融鹽電池熔融鹽電池一：化學電源一：化學電源常規(guī)電池常規(guī)電池o一次電池一次電池o二次電池二次電池新

11、型電池新型電池Zn+2OH-2e-Zn(OH)22MnO+2HO+2e- = 2MnO(OH)+2OH-Zn +2MnO+2HO= Zn(OH)2+2MnO(OH)負極負極正極正極總反應總反應2、堿性鋅錳電池、堿性鋅錳電池一次電池一次電池負極（鋅筒）：負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+，正極正極（石墨）（石墨）:2NH4+2MnO2 + 2e-=2NH3+Mn2O3+H2O總反應：總反應： Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O1、干電池、干電池（NH4Cl糊狀物為電解質）糊狀物為電解質）3、銀鋅電池（、銀鋅電池（電解質為電解質為KOH）負極：負極：Zn + 2O

12、H- 2e- = Zn(OH)2正極：正極：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-總反應：總反應：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 4、海水電池、海水電池（電解質溶液為海水）（電解質溶液為海水）負極：負極：4Al - 12e- = 4Al3+，正極：正極：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH-總反應：總反應：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)31、鉛蓄電池、鉛蓄電池 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e - PbSO4 + 2H2OPb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O總反應式為

13、：總反應式為：Pb + SO42- -2e - PbSO4負極：負極：正極：正極：放電放電當向外提供當向外提供0.5mol電子時，消耗硫酸的物質的量電子時，消耗硫酸的物質的量為為 0.5mol二次電池二次電池2PbSO4 + 2H2O =Pb + PbO2 + 2H2SO4 PbSO4 + 2H2O - 2e - PbO2 + 4H+ + SO42- PbSO4 + 2e - Pb + SO42- 陽極陽極陰極陰極總反應總反應充電充電1、鉛蓄電池、鉛蓄電池 2、鋰電池、鋰電池（非水有機溶劑電解（非水有機溶劑電解液）液）負極：負極：2Li - 2e- = 2Li+，正極：正極：I2 + 2e-

14、= 2I-，總反應：總反應：2Li + I2 = 2LiI跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用跟相同質量的其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。率高、儲存壽命長。電解液電解液 H2O1、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池2e-2e-氫氣氫氣氧氣氧氣H+ OH-A 負極負極 正極正極O2H2H2O燃料電池：燃料電池：1、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池負極：負極： 2H2 + 4OH- -4e- 4H2O正極：正極： O2 + 2H2O + 4e- 4OH-總反應式：總反應式：2H2 + O2 =2H2O堿性燃料電池堿性燃料電池KOH

15、O2 2 H2OH H2 2H H2 2O O負極：負極： 2H2 4e- 4H+正極：正極： O2 +4e- +4H 2H2O 總反應式：總反應式：2H2 +O2 = 2H2OH2SO4O2 2 H2OH H2 2O OH H2 21、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池酸性酸性2、甲烷燃料電池、甲烷燃料電池（電解質為（電解質為KOH）負極：負極：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O正極：正極：2O2 + 4H2O +8e- = 8OH-總反應：總反應：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O課堂練習課堂練習1、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應

16、、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應為為2H2+O2=2H2O，電解質溶液為，電解質溶液為KOH，反，反應保持在高溫下，使應保持在高溫下，使H2O蒸發(fā)，正確敘述正確蒸發(fā)，正確敘述正確的是：的是： （ ）AH2為正極，為正極，O2為負極為負極B電極反應（電極反應（正極正極）：）：O2+2H2O+4e- =4OH-C電極反應（電極反應（負極負極）：）：2H2+4OH- =4H2O- 4e-D負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應 BD2、氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可、氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總以

17、取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是：反應式是：1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2根據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是（根據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是（ ）A、電池放電時，負極周圍溶液的、電池放電時，負極周圍溶液的pH不斷增大不斷增大B、電池放電時，鎳元素被氧化、電池放電時，鎳元素被氧化C、電池充電時，氫元素被還原、電池充電時，氫元素被還原D、電池放電時，、電池放電時，H2是負極是負極放電放電充電充電CD課堂練習課堂練習3、有人設計出利用、有人設計出利用CH4和和O2的反應，用鉑電極在的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于溶液中構成原電池。電池的總反

18、應類似于CH4在在O2中燃燒，則下列說法正確的是中燃燒，則下列說法正確的是 ( ) 每消耗每消耗1molCH4可以向外電路提供可以向外電路提供8mole- 負極上負極上CH4失去電子，電極反應式：失去電子，電極反應式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 負極上是負極上是O2獲得電子，電極反應式為：獲得電子，電極反應式為： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 電池放電后，溶液電池放電后，溶液pH不斷升高不斷升高 A. B. C. D.A 課堂練習課堂練習4、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用受到

19、重視，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混的熔融鹽混合物做電解質，合物做電解質，CO為陽極燃氣，空氣與為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在的混合氣為陰極助燃氣，制得在650下工作下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：的燃料電池，完成有關的電池反應式：陽極反應式：陽極反應式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-陰極反應式：陰極反應式： 總電池反應：總電池反應： 2CO2+O2+4e-2CO32-2CO+O2=2CO2課堂練習課堂練習（二）金屬的腐蝕及防腐蝕（二）金屬的腐蝕及防腐蝕1、金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣、金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進

20、行化學反應而腐蝕損耗的體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程過程。其。其本質本質是金屬原子是金屬原子失去電子被氧化失去電子被氧化的過程。的過程?；瘜W腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質聯(lián)系（1）化學腐蝕與電化腐蝕）化學腐蝕與電化腐蝕化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件金屬跟非金屬金屬跟非金屬單質直接接觸單質直接接觸不純金屬或合金跟不純金屬或合金跟電解質溶液接觸電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生無電流產生有微弱電流有微弱電流產生產生本質金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬較活潑金屬被氧化被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍（1）化學腐蝕與電化腐蝕）化學腐蝕與電化腐蝕（2 2）析氫腐蝕

21、與吸氧腐蝕（以）析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以FeFe為例）為例）析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電極反應電極反應負負極極正正極極總反總反應式應式水膜酸性較強水膜酸性較強（pH4.3)水膜酸性很弱水膜酸性很弱或中性或中性Fe-2e- =Fe2+2H+2e- =H2O2+2H2O+4e- =4OH-Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2練習：請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵練習：請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸吸氧腐蝕氧腐蝕的電極反應式的電極反應式及及電池反應方程式。電池反應方程式。負極：負極： 2Fe - 4e- 2Fe2+正極：正極： O2 + 2H2O + 4e- 4

22、OH-電池反應：電池反應：2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O進一步反應：進一步反應：2H+ 2e- H2 Fe- 2e- Fe2+Fe + 2H+ =Fe2+ + H2負極：負極：正極：正極：電池反應：電池反應：當鋼鐵處于當鋼鐵處于酸性酸性環(huán)境中環(huán)境中析氫腐蝕析氫腐蝕和和吸氧腐蝕吸氧腐蝕都都屬于屬于電化學腐蝕電化學腐蝕。2、金屬防護的幾種重要方法、金屬防護的幾種重要方法3、金屬腐蝕速率大小、金屬腐蝕速率大小改變金屬內部的組成結構，將金屬改變金屬內部的組成結構，將金屬制成合金制成合金，增強抗腐蝕能力。，增強抗腐蝕能力。在金屬表面在金屬表面覆蓋保護層覆蓋保護層，使金屬和周圍物質，使金屬和周圍物質隔離開來。隔離開來。電化學電化學保護法：利用電解池反應將需要保護保護法：利用電解池反應將需要保護的金屬作為電解池的陰極