1、原电池知识点归纳小结一、原电池1、 原 电 池 的 形 成 条 件原 电 池 的 工 作 原 理 原 电 池 反 应 属 于 放 热 的 氧 化 还 原 反 应 ， 但 区 别 于 一 般 的 氧 化 还 原 反 应 的 是 ， 电 子 转 移不 是 通 过 氧 化 剂 和 还 原 剂 之 间 的 有 效 碰 撞 完 成 的 ， 而 是 还 原 剂 在 负 极 上 失 电 子 发 生 氧 化 反 应 ， 电 子 通 过 外 电 路输 送 到 正 极 上 ， 氧 化 剂 在 正 极 上 得 电 子 发 生 还 原 反 应 ， 从 而 完 成 还 原 剂 和 氧 化 剂 之 间 电 子 的 转 移
2、 。 两 极 之间 溶 液 中 离 子 的 定 向 移 动 和 外 部 导 线 中 电 子 的 定 向 移 动 构 成 了 闭 合 回 路 ， 使 两 个 电 极 反 应 不 断 进 行 ， 发 生 有 序的 电 子 转 移 过 程 ， 产 生 电 流 ， 实 现 化 学 能 向 电 能 的 转 化 。 从 化 学 反 应 角 度 看 ， 原 电 池 的 原 理 是 氧 化 还 原 反 应 中 的 还 原 剂 失 去 的 电 子 经 导 线 传 递 给 氧 化 剂 ， 使 氧 化 还原 反 应 分 别 在 两 个 电 极 上 进 行 。 原 电 池 的 构 成 条 件 有 三 个 ： （ 1）
3、 电 极 材 料 由 两 种 金 属 活 动 性 不 同 的 金 属 或 由 金 属 与 其 他 导 电 的 材 料 （ 非 金 属 或 某 些 氧 化 物 等 ） 组 成 。（ 2） 两 电 极 必 须 浸 泡 在 电 解 质 溶 液 中 。 （ 3） 两 电 极 之 间 有 导 线 连 接 ， 形 成 闭 合 回 路 。 只 要 具 备 以 上 三 个 条 件 就 可 构 成 原 电 池 。 而 化 学 电 源 因 为 要 求 可 以 提 供 持 续 而 稳 定 的 电 流 ， 所 以 除 了 必须 具 备 原 电 池 的 三 个 构 成 条 件 之 外 ， 还 要 求 有 自 发 进 行
4、 的 氧 化 还 原 反 应 。 也 就 是 说 ， 化 学 电 源 必 须 是 原 电池 ， 但 原 电 池 不 一 定 都 能 做 化 学 电 池 。 （ 4） 形 成 前 提 ： 总 反 应 为 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 电 极 的 构 成 ： a.活 泼 性 不 同 的 金 属 锌 铜 原 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 铜 作 正 极 ；b.金 属 和 非 金 属 （ 非 金 属 必 须 能 导 电 ） 锌 锰 干 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 石 墨 作 正 极 ；c.金 属 与 化 合 物 铅 蓄 电 池 ， 铅 板 作 负 极 ， 二 氧 化 铅 作 正 极 ； d
5、.惰 性 电 极 氢 氧 燃 料 电 池 ， 电 极 均 为 铂 。 电 解 液 的 选 择 ： 电 解 液 一 般 要 能 与 负 极 材 料 发 生 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 。 原 电 池 正 负 极 判 断 ： 负 极 发 生 氧 化 反 应 ， 失 去 电 子 ； 正 极 发 生 还 原 反 应 ， 得 到 电 子 。 电 子 由 负 极 流 向 正 极 ， 电 流 由 正 极 流 向 负 极 。 溶 液 中 ， 阳 离 子 移 向 正 极 ， 阴 离 子 移 向 负 极 2、 电 极 反 应 方 程 式 的 书 写正确书写电极反应式(1)列出正、负电极上的反应物质，在等式
6、的两边分别写出反应物和生成物。(2)标明电子的得失。(3) 使质量守恒。电极反应式书写时注意：负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式；若正极上的反应物质是 O2，且电解质溶液为中性或碱性，则 H2O 必须写入正极反应式，且生成物为OH ；若电解液为酸性，则 H+必须写入反应式中，生成物为 H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。(4)正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式，可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。注意相加减时电子得失数目要相等。负 极 ： 活 泼 金 属
7、 失 电 子 ， 看 阳 离 子 能 否 在 电 解 液 中 大 量 存 在 。 如 果 金 属 阳 离 子 不 能 与 电 解 液 中 的 离 子 共存 ， 则 进 行 进 一 步 的 反 应 。 例 ： 甲 烷 燃 料 电 池 中 ， 电 解 液 为 KOH， 负 极 甲 烷 失 8 个 电 子 生 成 CO2 和 H2O， 但 CO2 不 能 与 OH-共 存 ， 要 进 一 步 反 应 生 成 碳 酸 根 。 正 极 ： 当 负 极 材 料 能 与 电 解 液 直 接 反 应 时 ， 溶 液 中 的 阳 离 子 得 电 子 。 例 ： 锌 铜 原 电 池 中 ， 电 解 液 为HCl，
8、 正 极 H+得 电 子 生 成 H2。 当 负 极 材 料 不 能 与 电 解 液 反 应 时 ， 溶 解 在 电 解 液 中 的 O2 得 电 子 。 如 果 电解 液 呈 酸 性 ， O2+4e-+4H+=2H2O； 如 果 电 解 液 呈 中 性 或 碱 性 ， O2+4e-+2H2O=4OH-。 特 殊 情 况 :1、 Mg-Al-NaOH， Al 作 负 极 。负 极 ： Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O； 正 极 ： 2H2O+2e- = H2+2OH-2、 Cu-Al-HNO3， Cu 作 负 极 。 注 意 ： Fe 作 负 极 时 ， 氧 化 产 物 是 F
9、e2+而 不 可 能 是 Fe3+； 肼 （ N2H4） 和 NH3 的 电 池 反 应 产 物 是 H2O 和 N2无 论 是 总 反 应 ， 还 是 电 极 反 应 ， 都 必 须 满 足 电 子 守 恒 、 电 荷 守 恒 、 质 量 守 恒 。 pH 变 化 规 律 a、 电 极 周 围 ： 消 耗 OH-(H+)， 则 电 极 周 围 溶 液 的 pH 减 小 （ 增 大 ） ； 反 应 生 成 OH-(H+)， 则 电 极 周 围溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） 。 b、 溶 液 ： 若 总 反 应 的 结 果 是 消 耗 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 减 小 （
10、 增 大 ） ； 若 总 反 应 的 结 果 是 生 成 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） ； 若 总 反 应 消 耗 和 生 成 OH-(H+)的 物 质 的 量 相 等 ， 则 溶 液 的 pH 由 溶 液 的酸 碱 性 决 定 ， 溶 液 呈 碱 性 则 pH 增 大 ， 溶 液 呈 酸 性 则 pH 减 小 ， 溶 液 呈 中 性 则 pH 不 变 。 3、 原 电 池 表 示 方 法原 电 池 的 组 成 用 图 示 表 达 ， 未 免 过 于 麻 烦 。 为 书 写 简 便 ， 原 电 池 的 装 置 常 用 方 便 而 科 学 的 符 号 来 表 示
11、 。其 写 法 习 惯 上 遵 循 如 下 几 点 规 定 ： 1. 一 般 把 负 极 电 池 符 号 表 示 式 的 左 边 ， 正 极 写 在 电 池 符 号 表 示 式 的 右 边 。 2. 以 化 学 式 表 示 电 池 中 各 物 质 的 组 成 ， 溶 液 要 标 上 活 度 或 浓 度 （ mol/L） ,若 为 气 体 物 质 应 注 明 其 分 压(Pa)， 还 应 标 明 当 时 的 温 度 。 如 不 写 出 ， 则 温 度 为 298.15K,气 体 分 压 为 101.325kPa,溶 液 浓 度 为 1mol/L。 3. 以 符 号 “ ”表 示 不 同 物 相
12、之 间 的 接 界 ， 用 “”表 示 盐 桥 。 同 一 相 中 的 不 同 物 质 之 间 用 “,”隔 开 。 4. 非 金 属 或 气 体 不 导 电 ， 因 此 非 金 属 元 素 在 不 同 氧 化 值 时 构 成 的 氧 化 还 原 电 对 作 半 电 池 时 ， 需 外 加 惰 性导 体 （ 如 铂 或 石 墨 等 ） 做 电 极 导 体 。 其 中 ， 惰 性 导 体 不 参 与 电 极 反 应 ， 只 起 导 电 （ 输 送 或 接 送 电 子 ） 的 作 用 ，故 称 为 “惰 性 ”电 极 。 按 上 述 规 定 ， Cu Zn 原 电 池 可 用 如 下 电 池 符
13、号 表 示 ： （ -） Zn(s) Zn2+ (C)Cu2+ (C) Cu(s) （ +） 理 论 上 ,任 何 氧 化 还 原 反 应 都 可 以 设 计 成 原 电 池 ，例 如 反 应 : Cl2+ 2I- 2Cl- +I2 此 反 应 可 分 解 为 两 个 半 电 池 反 应 ： 负 极 ： 2I- I2+ 2e- （ 氧 化 反 应 ） 正 极 ： Cl2+2e- 2Cl- （ 还 原 反 应 ） 该 原 电 池 的 符 号 为 ： （ -） Pt I2(s) I- (C)Cl- (C) Cl2(PCL2) Pt（ +）二 两类原电池腐蚀1、 吸 氧 腐 蚀 ： 金 属 在 酸
14、性 很 弱 或 中 性 溶 液 里 ， 空 气 里 的 氧 气 溶 解 于 金 属 表 面 水 膜 中 而 发 生 的 电 化 腐 蚀 。例 如 钢 铁 在 接 近 中 性 的 潮 湿 的 空 气 中 腐 蚀 属 于 吸 氧 腐 蚀 ， 其 电 极 反 应 如 下 ： 负 极 （ Fe） ： 2Fe - 4e = 2Fe2+ 正 极 （ C） ： 2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢 铁 等 金 属 的 电 化 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀 2、 析 氢 腐 蚀 ： 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 的 腐 蚀 。 在 钢 铁 制
15、品 中 一 般 都 含 有 碳 。 在 潮 湿空 气 中 ， 钢 铁 表 面 会 吸 附 水 汽 而 形 成 一 层 薄 薄 的 水 膜 。 水 膜 中 溶 有 二 氧 化 碳 后 就 变 成 一 种 电 解 质 溶 液 ， 使 水 里的 H+增 多 。 是 就 构 成 无 数 个 以 铁 为 负 极 、 碳 为 正 极 、 酸 性 水 膜 为 电 解 质 溶 液 的 微 小 原 电 池 。 这 些 原 电 池 里 发生 的 氧 化 还 原 反 应 是 ： 负 极 （ 铁 ） ： 铁 被 氧 化 Fe-2e=Fe2+； 正 极 （ 碳 ） ： 溶 液 中 的 H+被 还 原 2H+2e=H2
16、这 样 就 形 成 无 数 的 微 小 原 电 池 。 最 后 氢 气 在 碳 的 表 面 放 出 ， 铁 被 腐 蚀 ， 所 以 叫 析 氢 腐 蚀 。 析 氢 腐 蚀 定 义 金 属 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐 蚀 。 三 、 常 用 原 电 池 方 程 式1 CuH2SO4Zn 原 电 池 正 极 ： 2H+ + 2e- H2 负 极 ： Zn - 2e- Zn2+ 总 反 应 式 ： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2 CuFeCl3C 原 电 池 正 极 ： 2Fe3+ + 2e-
17、2Fe2+ 负 极 ： Cu - 2e- Cu2+ 总 反 应 式 ： 2Fe3+ + Cu =2Fe2+ + Cu2+3 钢 铁 在 潮 湿 的 空 气 中 发 生 吸 氧 腐 蚀 正 极 ： O2+2H2O+4e- 4OH- 负 极 ： 2Fe-4e- 2Fe2+ 总 反 应 式 ： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（ OH)2 4 AlNaOHMg 原 电 池 正 极 ： 6H2O + 6e- 3H2 + 6OH- 负 极 ： 2Al - 6e- + 8OH- 2AlO2- + 4H2O 总 反 应 式 ： 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- + 3H2 5 熔 融 碳
18、酸 盐 燃 料 电 池 （ Li2CO3 和 Na2CO3 熔 融 盐 作 电 解 液 ， CO 作 燃 料 ） ： 正 极 ： O2 + 2CO2 + 4e- 2(CO3)2- (持 续 补 充 CO2 气 体 ) 负 极 ： 2CO + 2(CO3)2- - 4e- 4CO2 总 反 应 式 ： 2CO + O2 = 2CO2 四 、 几种常见的电池（化学电源）1、一次电池（干电池）放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。碱性锌锰电池 构成：负极是锌，正极是 MnO2，电解质是 KOH负极：Zn+2OH 2e =Zn(OH)2； 正极：2MnO 2+2H2O+2e =2MnOOH+
19、2OH总反应式：Zn+2MnO 2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)22、二次电池铅蓄电池放电电极反应：负极：Pb(s)+SO 42 (aq)2e PbSO 4(s)； 正极：PbO 2(s)+4H+(aq)+SO42 (aq)+2e PbSO 4(s)+2H2O(l)总反应式：Pb(s)+PbO 2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO 4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSO 4(s)+2H2O(l)2e =PbO2(s)+4H+(aq)+SO42 (aq)；阴极：PbSO 4(s)+2e =Pb(s)+SO42 (aq)总反应：2PbSO 4(s)+2H2O(l)=Pb(
20、s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)总反应方程式：Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)说明：a 负极 阴极 正极 阳极 b 电池的正负极分别和电源的正负极相连c 各极的 pH 变化看各电极反应，电池的 pH 变化看电池总反应镍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH 2e =Cd(OH)2； 正极：2NiO(OH)+2H 2O+2e =2Ni(OH)2+2OH总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H 2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 3、燃料电池电池 电极反应 酸性电解质 碱性电解质负极 2H24e 4H + 2H2+4OH 4e
21、4H 2O正极 O2+4H+4e 2H 2O O2+2H2O+4e 4OH 氢氧燃料电池 总反应 2H2+O22H 2O 2H2+O22H 2O负极 CH4 + 2H2O8e =CO2 + 8H+ CH4+10OH 8e =CO32 +7H2O正极 2O2 + 8H+ + 8e 4H 2O 2O2+4H2O+8e =8OH甲烷燃料电池 总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O负极 2CH3OH + 2H2O12e = 2CO2 + 12H+ 2CH3OH +16OH 12e =2CO32 +12H2O正极 3O2 +12H+ +12e 6H 2O 3O2+6H2O+12e =12OH甲醇燃料电池 总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
