高三一輪復(fù)習(xí)：《原電池工作原理》

1、2021-12-15化學(xué)基本理論化學(xué)基本理論灤平一中高三化學(xué)組灤平一中高三化學(xué)組 原電池的工作原理原電池的工作原理(第一課時(shí)）考點(diǎn)一原電池的工作原理：考點(diǎn)一原電池的工作原理：1.定義：定義： 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。從理論上說(shuō)，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均從理論上說(shuō)，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池；可設(shè)計(jì)成原電池；. .電極名稱：電極名稱：原電池原電池相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極相對(duì)不活潑的電極為正極3.3.電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：原電池原電池負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：失電子的氧化反應(yīng)失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反

2、應(yīng)得電子的還原反應(yīng) （兩電極用導(dǎo)線連接（兩電極用導(dǎo)線連接，或接觸，或接觸。）。） 活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)活動(dòng)性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo) 體）體）; 兩不活潑的導(dǎo)體石墨或兩不活潑的導(dǎo)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(dòng)方向定向移動(dòng)方向：電子、離子：電子、離子原電池原電池“外電路電子移動(dòng)失電子作負(fù)極；外電路電子移動(dòng)失電子作負(fù)極；內(nèi)電路離子移動(dòng)內(nèi)電路離子移動(dòng)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(yīng)氧化反應(yīng)必

3、發(fā)生必發(fā)生得電子得電子的的還原反應(yīng)還原反應(yīng)練習(xí)：下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池？練習(xí)：下列哪幾個(gè)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(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液鹽橋鹽橋失失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)2H+2e- =H2陰離子陰離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子總反應(yīng)：總反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極正極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn

4、2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽(yáng)離子陽(yáng)離子外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)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？可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)離子，可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)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(guò)，鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行。得以繼續(xù)進(jìn)行。 導(dǎo)線的作用是傳遞電子，導(dǎo)線的作用是

5、傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。則是溝通內(nèi)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(guān)概念）（有關(guān)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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)能產(chǎn)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(yīng)：【小試牛刀】依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(

6、s)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。的原電池如圖所示。鹽橋鹽橋XYACuSO4溶液溶液電流計(jì)電流計(jì)Ag請(qǐng)回答下列問(wèn)題：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極電極X的材料是的材料是_；電解質(zhì)溶液電解質(zhì)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(yīng)為發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；(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(fù)負(fù)(Cu)正正(Ag)利用反應(yīng)利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用

7、鹽一個(gè)單液原電池，一個(gè)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(yīng)。橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。 參考答案參考答案 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽橋鹽橋Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 考點(diǎn)二、原電池的考點(diǎn)二、原電池的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)：請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 設(shè)計(jì)成一個(gè)設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)、能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置穩(wěn)定電流

8、的原電池裝置CuCuSO4AgAgNO3例例1 1：判斷右邊原電池的：判斷右邊原電池的正、負(fù)極，正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式并寫出電極反應(yīng)式?？键c(diǎn)三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫考點(diǎn)三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫AFeClFeCl3 3溶液溶液負(fù)極：負(fù)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(fù)極（稀硫酸）負(fù)極:Mg -2e-Mg2+ 正極：正極：2H+2e-H2（NaOH溶液）溶液） 負(fù)極：負(fù)極：2Al+8OH- -6e- 2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-

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

10、子的反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)正極。正極?？键c(diǎn)三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫考點(diǎn)三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫考點(diǎn)四：原電池原理的應(yīng)用考點(diǎn)四：原電池原理的應(yīng)用(三三)比較金屬的活潑性；比較金屬的活潑性；構(gòu)建原電池，測(cè)出正負(fù)極，構(gòu)建原電池，測(cè)出正負(fù)極，負(fù)極金屬活潑性負(fù)極金屬活潑性 正極正極(四四)加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；(一一)設(shè)計(jì)原電池，制做化學(xué)電源；設(shè)計(jì)原電池，制做化學(xué)電源；(二二)金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護(hù)。金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護(hù)。o燃料電池燃料電池o熔融鹽電池熔融鹽電池一：化學(xué)電源一：化學(xué)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(fù)極負(fù)極正極正極總反應(yīng)總反應(yīng)2、堿性鋅錳電池、堿性鋅錳電池一次電池一次電池負(fù)極（鋅筒）：負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+，正極正極（石墨）（石墨）:2NH4+2MnO2 + 2e-=2NH3+Mn2O3+H2O總反應(yīng)：總反應(yīng)： Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O1、干電池、干電池（NH4Cl糊狀物為電解質(zhì)）糊狀物為電解質(zhì)）3、銀鋅電池（、銀鋅電池（電解質(zhì)為電解質(zhì)為KOH）負(fù)極：負(fù)極：Zn + 2O

12、H- 2e- = Zn(OH)2正極：正極：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag 4、海水電池、海水電池（電解質(zhì)溶液為海水）（電解質(zhì)溶液為海水）負(fù)極：負(fù)極：4Al - 12e- = 4Al3+，正極：正極：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：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(yīng)式為

13、：總反應(yīng)式為：Pb + SO42- -2e - PbSO4負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：放電放電當(dāng)向外提供當(dāng)向外提供0.5mol電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量電子時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)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(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極總反應(yīng)總反應(yīng)充電充電1、鉛蓄電池、鉛蓄電池 2、鋰電池、鋰電池（非水有機(jī)溶劑電解（非水有機(jī)溶劑電解液）液）負(fù)極：負(fù)極：2Li - 2e- = 2Li+，正極：正極：I2 + 2e-

14、= 2I-，總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Li + I2 = 2LiI跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長(zhǎng)，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效壽命延長(zhǎng)，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)。率高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)。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(fù)極負(fù)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(fù)極：負(fù)極： 2H2 + 4OH- -4e- 4H2O正極：正極： O2 + 2H2O + 4e- 4OH-總反應(yīng)式：總反應(yīng)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(fù)極：負(fù)極： 2H2 4e- 4H+正極：正極： O2 +4e- +4H 2H2O 總反應(yīng)式：總反應(yīng)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(zhì)為（電解質(zhì)為KOH）負(fù)極：負(fù)極：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O正極：正極：2O2 + 4H2O +8e- = 8OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)

16、、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為為2H2+O2=2H2O，電解質(zhì)溶液為，電解質(zhì)溶液為KOH，反，反應(yīng)保持在高溫下，使應(yīng)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(fù)極為負(fù)極B電極反應(yīng)（電極反應(yīng)（正極正極）：）：O2+2H2O+4e- =4OH-C電極反應(yīng)（電極反應(yīng)（負(fù)極負(fù)極）：）：2H2+4OH- =4H2O- 4e-D負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng) BD2、氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可、氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總以

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

18、應(yīng)類似于CH4在在O2中燃燒，則下列說(shuō)法正確的是中燃燒，則下列說(shuō)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(fù)極上負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式：失去電子，電極反應(yīng)式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 負(fù)極上是負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為：獲得電子，電極反應(yīng)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(xí)課堂練習(xí)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(zhì)，合物做電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)猓频迷诘幕旌蠚鉃殛帢O助燃?xì)?，制得?50下工作下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-陰極反應(yīng)式：陰極反應(yīng)式： 總電池反應(yīng)：總電池反應(yīng)： 2CO2+O2+4e-2CO32-2CO+O2=2CO2課堂練習(xí)課堂練習(xí)（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(jìn)

20、行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程過(guò)程。其。其本質(zhì)本質(zhì)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(guò)程。的過(guò)程。化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系（1）化學(xué)腐蝕與電化腐蝕）化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)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(zhì)直接接觸單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流有微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生本質(zhì)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(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍（1）化學(xué)腐蝕與電化腐蝕）化學(xué)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(yīng)電極反應(yīng)負(fù)負(fù)極極正正極極總反總反應(yīng)式應(yīng)式水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性較強(qiáng)（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(xí)：請(qǐng)你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵練習(xí)：請(qǐng)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(yīng)式的電極反應(yīng)式及及電池反應(yīng)方程式。電池反應(yīng)方程式。負(fù)極：負(fù)極： 2Fe - 4e- 2Fe2+正極：正極： O2 + 2H2O + 4e- 4

22、OH-電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O進(jìn)一步反應(yīng)：進(jìn)一步反應(yīng)：2H+ 2e- H2 Fe- 2e- Fe2+Fe + 2H+ =Fe2+ + H2負(fù)極：負(fù)極：正極：正極：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：當(dāng)鋼鐵處于當(dāng)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(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。2、金屬防護(hù)的幾種重要方法、金屬防護(hù)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(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬制成合金制成合金，增強(qiáng)抗腐蝕能力。，增強(qiáng)抗腐蝕能力。 在金屬表面在金屬表面覆蓋保護(hù)層覆蓋保護(hù)層，使金屬和周圍物質(zhì)，使金屬和周圍物質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)。隔離開(kāi)來(lái)。 電化學(xué)電化學(xué)保護(hù)法：利用電解池反應(yīng)將需要保護(hù)保護(hù)法：利用電解池反應(yīng)將需要保護(hù)的金屬作為電解池的陰極