原電池原理-詳細講解分類

1、2、化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能原電池：原電池：化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔艿难b置的裝置原電池的形成條件：原電池的形成條件：兩個電極兩個電極 負極、正極負極、正極 (正極只是用來導(dǎo)電正極只是用來導(dǎo)電) 當(dāng)電極都是金屬時，當(dāng)電極都是金屬時，比較活潑金屬作負極比較活潑金屬作負極 電極必須插入電極必須插入電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液(絕不能是蔗糖、酒精絕不能是蔗糖、酒精)；構(gòu)成閉合回路構(gòu)成閉合回路( (用導(dǎo)線連接或電極直接觸用導(dǎo)線連接或電極直接觸) )；能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。ZnZnFeFe 稀硫酸稀硫酸CuCuAgAg 硝酸銀溶液硝酸銀溶液CuCuZnZn 蔗糖溶液蔗糖溶液CuC

2、uZnZn 稀硫酸稀硫酸C CZnZn硫酸銅溶液硫酸銅溶液CuCuZnZn稀硫酸稀硫酸 判斷下裝置能否形成原電池判斷下裝置能否形成原電池+負極反應(yīng)：負極反應(yīng)：Zn 2e- = Zn2+ 發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：2H+ +2e- = H2 發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)電池總反應(yīng)化學(xué)方程式書寫要求電池總反應(yīng)化學(xué)方程式書寫要求: 得失電子守恒，正、負極反應(yīng)加合得失電子守恒，正、負極反應(yīng)加合總反應(yīng)化學(xué)方程式：總反應(yīng)化學(xué)方程式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2鋅銅原電池：鋅銅原電池：(一一)稀稀H2SO4為電解質(zhì)為電解質(zhì)ZnCu H2SO4+Zn被腐蝕被腐蝕mZn減小減小負

3、極質(zhì)量減小負極質(zhì)量減小H+在正極得電子在正極得電子 產(chǎn)生產(chǎn)生H2正極表面有氣泡產(chǎn)生正極表面有氣泡產(chǎn)生電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)A電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液PH值值變大變大負極反應(yīng)：負極反應(yīng)：Zn 2e- = Zn2+ 發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：Cu2+ +2e- = Cu 發(fā)生發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)鋅銅原電池：鋅銅原電池：(二二)稀稀CuSO4為電解質(zhì)為電解質(zhì)ZnCu CuSO4+Zn被腐蝕被腐蝕mZn減小減小負極質(zhì)量減小負極質(zhì)量減小Cu2+在正極得電子在正極得電子 正極質(zhì)量增加正極質(zhì)量增加電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液PH值值不變不變負極負極正極正極反應(yīng)類型反應(yīng)類型氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

4、還原反應(yīng)電子電子移動方向移動方向負極流向正極負極流向正極電流電流移動方向移動方向正極流向負極正極流向負極陰離子移動方向陰離子移動方向 移向負極移向負極陽離子移動方向陽離子移動方向 移向正極移向正極外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路原電池工作原理：原電池工作原理：2. X、Y、Z、W四種金屬片進入稀鹽酸中，四種金屬片進入稀鹽酸中，用導(dǎo)線連接，可以組成原電池，實驗結(jié)果如用導(dǎo)線連接，可以組成原電池，實驗結(jié)果如下圖所示下圖所示:則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為：則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為：_ZYXW負極：負極：Al + 4OH 3e- = AlO2 + 2H2O 正極：正極：2H2O + 2e- =

5、H2+ 2OH總總: 2Al+ 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2 稀 硫 酸負極：負極： Mg 2e- = Mg2+ 正極：正極： 2H+ + 2e- = H2總：總：Mg + 2H+ = Mg 2+ + H2 特例特例1 1+負極負極: Cu 2e- = Cu 2+ 正極正極: 2H+ + NO3 + e- = NO2 + H2O總總: Cu + 4H+ +2NO3 = 2NO2 + Cu 2+ + 2H2O稀H2SO4負極：負極： Al 3e- = Al 3+ 正極：正極：2H+ + 2e- = H2總：總：2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2特例特例2 2+1、

6、下列關(guān)于下圖所示原電池的說法正確的是、下列關(guān)于下圖所示原電池的說法正確的是( )A 、鋁片為正極、鋁片為正極B、正極上有、正極上有H2產(chǎn)生產(chǎn)生C、Al是電池的負極，開始工作時溶液中會立即有是電池的負極，開始工作時溶液中會立即有 白色沉淀析出白色沉淀析出D、當(dāng)轉(zhuǎn)移、當(dāng)轉(zhuǎn)移0.04 mol e- 時，產(chǎn)生時，產(chǎn)生 0.01 mol H2 CuBC ZnCuH2SO4ZnSO4鹽橋鹽橋+飽和飽和KCl瓊脂溶膠瓊脂溶膠鹽橋作用：鹽橋作用：形成閉合回路，形成閉合回路， 維持電荷平衡維持電荷平衡提高電池效率提高電池效率CuCuZnZn稀硫酸稀硫酸化學(xué)電池化學(xué)電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料

7、電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鉛蓄電池鉛蓄電池氫氧燃料電池氫氧燃料電池有機物燃料電池有機物燃料電池鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池普通鋅錳干電池普通鋅錳干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池化學(xué)電池的分類化學(xué)電池的分類鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和 C普通鋅普通鋅- -錳干電池錳干電池NH4Cl、鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和 C堿性鋅堿性鋅- -錳干電池錳干電池KOH鋅錳干電池鋅錳干電池堿性鋅堿性鋅-錳干電池錳干電池負極負極ZnZn正極正極CC電解質(zhì)電解質(zhì)MnO2和和NH4Cl的混合物的混合物KOH和和NH4Cl的混合物的混合物負極反應(yīng)負極反應(yīng)Zn 2e- = Zn2+ Zn +2OH-

8、2e- =Zn(OH)2正極反應(yīng)正極反應(yīng)2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnOOH + 2NH3 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH-總反應(yīng)總反應(yīng)Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = Zn(NH3)2Cl2+2MnOOHZn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH+Zn(OH)2鋅銀堿性紐扣電池鋅銀堿性紐扣電池 負極：負極：Zn- 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正極：正極：Ag2O + H2O +2e- = 2Ag + 2OH-放電過程放電過程(原電池原電池)負極：負極：正極：正極：電解質(zhì)：電解質(zhì)：ZnAg2OKOH總反應(yīng)

9、：總反應(yīng)：Zn +Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2鉛蓄電池鉛蓄電池 負極： 正極：電解質(zhì)： 負極：負極：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 正極：正極：PbO2 + SO42- + 4H+ +2e- = PbSO4+ 2H2O放電過程放電過程( (原電池原電池) ) 陰極：陰極： PbSO4 +2e- = Pb + SO42- 陽極：陽極： PbSO4+ 2H2O - 2e- = PbO2 +SO42- +4H+充電過程充電過程 ( (電解池電解池) )PbPbO2H2SO4總反應(yīng)：總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O負極、正極質(zhì)量都增加

10、負極、正極質(zhì)量都增加燃料電池燃料電池二次二次電池電池(充電電池充電電池)一次一次電池電池燃料電池燃料電池由外設(shè)裝備提供由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑燃料和氧化劑優(yōu)點優(yōu)點:1.1.產(chǎn)物是水，清潔環(huán)保產(chǎn)物是水，清潔環(huán)保; ;2.2.能量轉(zhuǎn)換率較高能量轉(zhuǎn)換率較高, ,超過超過80%80% ( (普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率普通燃燒能量轉(zhuǎn)換率30%30%左右左右););3.3.可以組合為燃料電池發(fā)電站可以組合為燃料電池發(fā)電站, ,排放廢棄物少排放廢棄物少, , 噪音低噪音低, ,綠色發(fā)電站。綠色發(fā)電站。( (一一) )氫氧燃料電池氫氧燃料電池(1)(1)中中性電解質(zhì)：例如性電解質(zhì)：例如Na2SO4溶液溶液H2 -

11、2e- = 2H+ 正極：正極：O2+ 4e- + 2H2O = 4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2 = 2H2O負極、正極反應(yīng)加合：負極、正極反應(yīng)加合：2H2 - 4e- +O2+2H2O+4e- = 4H2O石墨電極石墨電極 (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)) 負極負極 (2)(2)酸酸性電解質(zhì)：性電解質(zhì)：H2SO4溶液溶液 負極反應(yīng)：負極反應(yīng)： H2 - 2e- = 2H+ O2+2H2O+4e- = 4OH- 負極、正極反應(yīng)加合：負極、正極反應(yīng)加合： 2H2 - 4e- + O2+ 4H+ +4e- = 4H+ +2H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2 = 2H2O4OH- + 4H+ = 4H2

12、O正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：O2+ 4H+ +4e- = 2H2O+(3)(3)堿堿性電解質(zhì)：性電解質(zhì)：KOH溶液溶液 負極反應(yīng)：負極反應(yīng)：H2- 2e- +2OH- = 2H2O 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)：O2 +4e- + 2H2O= 4OH- H2 - 2e- = 2H+ 負極、正極反應(yīng)加合：負極、正極反應(yīng)加合： 2H2 - 4e- + 4OH- + O2 + 4e- + 2H2O = 4H2O+ 4OH- 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2+O2 = 2H2O 2H+ + 2OH- = 2H2O+ 總結(jié)：總結(jié)：中中性電解質(zhì)：性電解質(zhì)：負極：負極： H2 - 2e- = 2H+ 正極：正極：O2 + 4e- +

13、 2H2O = 4OH- 酸酸性電解質(zhì)：性電解質(zhì)：負極：負極： H2 - 2e- = 2H+ 正極：正極：O2 +4e- + 4H+ = 2H2O堿堿性電解質(zhì)：性電解質(zhì)：負極：負極：H2- 2e- +2OH- = 2H2O 正極：正極：O2 + 4e- + 2H2O= 4OH- 所有氫氧燃料電池所有氫氧燃料電池中中性、性、酸酸性、性、堿堿性電解質(zhì)總反應(yīng)：性電解質(zhì)總反應(yīng)：2H2+O2 = 2H2O中中性、性、酸酸性電解質(zhì)中負極反應(yīng)：性電解質(zhì)中負極反應(yīng)：H2 - 2e- = 2H+ 中中性、性、堿堿性電解質(zhì)中正極反應(yīng)：性電解質(zhì)中正極反應(yīng)：O2+2H2O+ 4e- =4OH- ( (二二) )甲烷燃

14、料電池甲烷燃料電池負極：負極：正極正極：CH4O2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(1)(1)中性電解質(zhì)：中性電解質(zhì)：如如NaCl溶液溶液負極：負極：CH4 -4+4正極正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-= CO2 8e- + 8H+ H2O 2總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4+ 2OH- + 2O2 = CO32- + 3H2O(3)(3)堿堿性電解質(zhì)：如性電解質(zhì)：如 KOH溶液溶液 CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O(2)(2)酸酸性電解質(zhì)：如性電解質(zhì)：如 HCl溶液溶液負極：

15、負極：CH4 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+正極：正極：O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O正極：正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-CO2 + 2OH- = CO32- + H2O 8H+ + 8OH- = 8H2O 負極：負極：CH4 8e- +10OH- = CO32- +7H2O+乙醇乙醇燃料電池燃料電池電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液C2H5OHO2H2Oa b+總反應(yīng)：總反應(yīng)：C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O中性電解質(zhì)；中性電解質(zhì)；如如NaCl溶液溶液負極：負極：C2H5OH 12e- + 3H2O = 2CO2 + 12H+正極：正極：

16、O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-負極：正極：C2H5OHO2-2+4總反應(yīng)：總反應(yīng)：C2H5OH + 4OH- + 3O2 = 2CO32- + 5H2O堿性電解質(zhì)：堿性電解質(zhì)：如如 KOH溶液溶液負極：負極：C2H5OH 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O正極：正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O酸性電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)：如如 H2SO4溶液溶液負極：負極：C2H5OH 12e- + 3H2O = 2CO2 + 12H+正極：正極： O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O

17、負負極：極： Fe 2e- = Fe2+正極：正極： 2H+ + 2e- = H2總：總：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 稀稀 硫硫 酸酸FeCu稀 硫 酸FeCuNaCl溶液溶液負極：負極： 2Fe 4e- = 2Fe2+正極：正極： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-總：總：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 不同的介質(zhì)不同的介質(zhì) 不同的電極反應(yīng)不同的電極反應(yīng)類型類型化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到干燥氣體金屬跟接觸到干燥氣體( (如如Cl2.O2等等) )或液體等或液體等直接發(fā)生化直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕而引起的腐蝕不純的金

18、屬（或合金）跟電解質(zhì)不純的金屬（或合金）跟電解質(zhì)溶液接觸時，溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧比較活潑的金屬失去電子而被氧化化腐蝕腐蝕如：鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕如：鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕（更普遍）（更普遍）兩者往往兩者往往同時同時發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更快，快，更普遍，危害更大更普遍，危害更大相互相互聯(lián)系聯(lián)系較活潑較活潑金屬被氧化金屬被氧化金屬被氧化金屬被氧化本質(zhì)本質(zhì)有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生無電流無電流產(chǎn)生產(chǎn)生有無有無電流電流 不純不純金屬或合金跟金屬或合金跟電電解質(zhì)溶液解質(zhì)溶液等氧化劑接等氧化劑接觸觸金屬跟金屬跟氧化性物質(zhì)氧化性

19、物質(zhì)直接接觸直接接觸條件條件電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕析氫腐蝕、吸氧腐蝕1.金屬電化學(xué)腐蝕的原理金屬電化學(xué)腐蝕的原理FeCH+H+H+H+H+H+Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+e-正極：正極：負極：負極：鋼鐵在酸性條件下鋼鐵在酸性條件下 析氫腐蝕析氫腐蝕Fe 2e- = Fe2+2H+ + 2e- = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 FeCFe2+Fe2+Fe2+Fe2+e-O2H2OH2OOH-OH-OH-OH-Fe 2e- = Fe2+O2 + 4e-

20、 + 2H2O = 4OH-鋼鐵在酸性極弱或中性條件鋼鐵在酸性極弱或中性條件 吸氧腐蝕吸氧腐蝕2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 正極：正極：負極：負極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Fe(OH)2 繼續(xù)與空氣中繼續(xù)與空氣中O2 的作用的作用4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O（鐵銹）（鐵銹）水膜呈酸性水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱水膜呈中性或酸性很弱Fe-Fe- 2e2e- -= = FeFe2+2+2Fe-4e2Fe-4e- -=2Fe=2Fe2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2O O2 2+ + 2H2H2 2O O +4e+4e- - = = 4OH4OH- -Fe+2HFe+2H+ + = = FeFe2+2+ +H+H2 22Fe2Fe + + 2H2H2 2O O + + O O2 2 = = 2Fe(OH)2Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電電極極反反應(yīng)應(yīng)負極負極Fe(-)Fe(-) 正極正極C(+)C(+)總反應(yīng)總反應(yīng)用犧牲鎂塊的方法來防止地用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊必須定期更換須