高中化學原電池知識點總結報告 選修四第四章電化學基礎 第一節原電池 1定義：把化學能轉化為電能的裝置 2實質：一個能自發進行的氧化還原反應。 3構成條件： （1）兩個活性不同的金屬（其中一種可以為非金屬，即作導體用）作電極。 （2）兩電極插入電解質溶液中。 （3）形成閉合回路。（兩電極外線用導線連接，可以接用電器。） （4）自發地發生氧化還原反應 4原理： 兩種裝置的比較： 裝置中還原劑Zn與氧化劑Cu直接接觸，易造成能量損耗；裝置能避免能量損耗；裝置中鹽橋的作用是提供離子遷移通路，導電。 5.鹽橋：含有瓊膠的KCl飽和溶液 鹽橋作用：連接兩個溶液，并保持兩個溶液呈電中性。K正極，Cl負極+-2+ 教學過程：原電池： 1、概念：將化學能轉化為電能的裝置叫做原電池 2、組成條件：兩個活潑性不同的電極電解質溶液電極用導線相連并插入電解液構成閉合回路某一電極與電解質溶液發生氧化還原反應 原電池的工作原理：通過氧化還原反應（有電子的轉移）把化學能轉變為電能。 3、電子流向：外電路：極導線 內電路：鹽橋中離子移向負極的電解質溶液，鹽橋中電流方向：正極導線負極 4、電極反應：以鋅銅原電池為例： 負極：氧化反應：Zn2eZn2反應式：較活潑金屬ne金屬陽離子負極現象：負極溶解，負極質量減少。 正極：還原反應：應，電極反應式：溶液中陽離子ne單質，正極的現象：一般有氣體放出或正極質量增加。 總反應式：Zn+2H+2+ 5、正、負極的判斷： （1）從電極材料：一般較活潑金屬為負極；或金屬為負極，非金屬為正極。 （2）從電子的流動方向負極流入正極 （3）從電流方向正極流入負極 （4）根據電解質溶液內離子的移動方向陽離子流向正極，陰離子流向負極 （5）根據實驗現象溶解的一極為負極增重或有氣泡一極為正極 6、原電池電極反應的書寫方法： （i）原電池反應所依托的化學反應原理是氧化還原反應，負極反應是氧化反應，正極反應是還原反應。因此書寫電極反應的方法歸納如下： 寫出總反應方程式。把總反應根據電子得失情況，分成氧化反應、還原反應。 氧化反應在負極發生，還原反應在正極發生，反應物和生成物對號入座，注意酸堿介質和水等參與反應。 （ii）原電池的總反應式一般把正極和負極反應式相加而得。 7、原電池的應用：加快化學反應速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。比較金屬活動性強弱。設計原電池。金屬的腐蝕。 化學電池： 1、電池的分類：化學電池、太陽能電池、原子能電池 2、化學電池：借助于化學能直接轉變為電能的裝置 3、化學電池的分類： 一次電池 1、常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等 二次電池 1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質獲得再生，可以多次重復使用，又叫充電電池或蓄電池。 2、電極反應：鉛蓄電池 放電：負極（鉛）：PbSO2-42ePbSO4 正極（氧化鉛）：PbO24H+SO2-42ePbSO42H2 充電：陰極：PbSO42H2O2ePbO24H+SO2-4 陽極：PbSO42ePbSO2-4 兩式可以寫成一個可逆反應：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3目前已開發出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池 三、燃料電池 1、燃料電池：是使燃料與氧化劑反應直接產生電流的一種原電池 2、電極反應：一般燃料電池發生的電化學反應的最終產物與燃燒產物相同，可根據燃燒反應寫出總的電池反應，但不注明反應的條件。，負極發生氧化反應，正極發生還原反應，不過要注意一般電解質溶液要參與電極反應。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負極，介質分為酸性、堿性和中性。 當電解質溶液呈酸性時： 負極：2H24e=4H+正極：24e4H+=2H2O 當電解質溶液呈堿性時： 負極：2H24OH4e4H2O正極：22H2O4e4OH 另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應式為： 負極：CH410OH8e7H2O； 正極：4H2O2O28e-8OH-。 電池總反應式為：CH42O22KOHK2CO33H2O 3、燃料電池的優點：能量轉換率高、廢棄物少、運行噪音低 四、廢棄電池的處理：回收利用 五、金屬的電化學腐蝕 （1）金屬腐蝕內容： （2）金屬腐蝕的本質：都是金屬原子失去電子而被氧化的過程 （3）金屬腐蝕的分類： 化學腐蝕金屬和接觸到的物質直接發生化學反應而引起的腐蝕 電化學腐蝕這種腐蝕叫做電化學腐蝕。 化學腐蝕與電化腐蝕的比較 析氫腐蝕腐蝕過程中不斷有氫氣放出 條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體） 電極反應：負極:Fe2e-=Fe2+ 正極:2H+2e-=H2 總式：Fe+2H+=Fe2+H2 吸氧腐蝕反應過程吸收氧氣 條件：中性或弱酸性溶液 電極反應：負極:2Fe4e-=2Fe2+ 正極:O2+4e-+2H2O=4OH- 總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 離子方程式：Fe2+2OH-=Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成Fe(OH)3，Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2 O3xH2O（鐵銹主要成分） 規律總結： 金屬腐蝕快慢的規律：在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規律如下： 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護法犧牲負極的正極保護法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕 金屬的電化學防護 1、利用原電池原理進行金屬的電化學防護 （1）、犧牲陽極的陰極保護法 原理：原電池反應中，負極被腐蝕，正極不變化 應用：在被保護的鋼鐵設備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護鋼鐵設備 負極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設備被保護 （2）、外加電流的陰極保護法 原理：通電，使鋼鐵設備上積累大量電子，使金屬原電池反應產生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕應用：把被保護的鋼鐵設備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應。 2、改變金屬結構：把金屬制成防腐的合金 3、把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等 基礎過關 一、原電池工作原理的應用 1關于右圖裝置的敘述，正確的是() A銅是負極，銅片上有氣泡產生 B銅片質量逐漸減少 C電流從鋅片經導線流向銅片 D氫離子在銅片表面被還原后生成H2 2如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中 電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是() A外電路的電流方向為X外電路Y B若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe CX極上發生的是還原反應，Y極上發生的是氧化反應 D若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為XY 3如圖所示裝置中，可觀察到電流表指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由 此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是( ) 4按下圖裝置實驗，若x軸表示流出負極的電子的物質的量，則y軸應表示() c(Ag)c(NO3)a棒的質量b棒的質量 溶液的質量 ABCD 二、原電池正極、負極的判斷 5對于原電池的電極名稱，敘述錯誤的是 () A發生氧化反應的一極為負極 B正極為電子流入的一極 C比較不活潑的金屬為負極 D電流流出的一極為正極 6在如圖所示的裝置中，a的金屬活動性比氫要強，b為碳棒，關于此裝置的各 種敘述不正確的是() A碳棒上有氣體放出，溶液pH變大 Ba是正極，b是負極 C導線中有電子流動，電子從a極流向b極 Da極上發生了氧化反應 7如圖所示，燒杯內盛有濃HNO3，在燒杯中放入用銅線相連的鐵、鉛兩個電極， 已知原電池停止工作時，Fe、Pb都有剩余。下列有關說法正確的是() AFe比Pb活潑，始終作負極 BFe在濃HNO3中鈍化，始終不會溶解 C電池停止工作時，燒杯中生成了Fe(NO3)3 D利用濃HNO3作電解質溶液不符合“綠色化學”思想 三、電極反應式的書寫 () A由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負極反應式為Al3e=Al38原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法中不正確的是 B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負極反應式為Al3e4OH= =AlO22H2O C由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負極反應式為Cu2e=Cu2 D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負極反應式為Cu2e=Cu2 9鋅銅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是( ) A正極反應為Zn2e=Zn2 B電池反應為ZnCu2=Zn2Cu C在外電路中，電流從負極流向正極 D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液 10鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種 鋰電池的總反應方程式為LiMnO2=LiMnO2，下列說法正確的是 () ALi是正極，電極反應為Lie=Li BLi是負極，電極反應為Lie=Li CMnO2是負極，電極反應為MnO2e=MnO2 DLi是負極，電極反應為Li2e=Li2 能力提升 11由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。 (1)原電池的負極反應是 _， 正極反應是_。 (2)電流的方向是_。 (3)一段時間后，當在銅片上放出1.68L(標準狀況下)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產生這些氣體的同時，共消耗_g鋅，有_個電子通過了導線，原硫酸的物質的量濃度是_(設溶液體積不變)。 1在下圖的8個裝置中，屬于原電池的是哪幾個 3在如圖所示的銅鋅原電池中：Zn為負極，Cu 為正極；負極上發生氧化反應，電極反應式為Zn2e=Zn2+，正極上發生還原反應，電極反應式為Cu2+2e=Cu；電子流出的極是Zn極，電子流入的極是Cu極；電流方向由Cu到Zn。鹽橋中的鹽溶液是KCl溶液，其作用為提供定向移動的陰、陽離子。鹽橋中的Cl會移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性。該原電池工作一段時間后，兩電極的質量將會Zn極減小，Cu極增加。 3把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸，分別用導線兩兩連接可以組成原電池。A、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流方向為dc；a、c相連時，c極產生大量氣泡；b、d相連時，d極上發生氧化反應。這四種金屬的活動性由強到弱的順序是（）AabcdBacdbCcabdDbdca 4把a、b、c、d四塊金屬浸泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連，d上有氣泡放出；a、c相連時a極減輕；b、d相連，b為正極。則四種金屬的活動順序為()AabcdBacbdCacdbDbdca 5如圖所示的原電池裝置，X、Y為為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖，對此裝置的下列說法正確的是（） A外電路的電流方向為：X外電路Y B若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為ZnC若兩電極都是金屬，則它們的活動性為XYDX極上發生的是還原反應，Y極上發生的是氧化反應 6關于如右圖所示裝置的敘述，正確的是() A銅是陽極，銅片上有氣泡產生B銅片質量逐漸減少C電流從鋅片經導線流向銅片D氫離子在銅片表面被還原原電池電化學方程式的書寫練習： 7原電池反應XY(電解質溶液)或X/電解質溶液/Y(1)不可逆電池 蘇打電池：ZnCu(H2SO4) Zn極(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反應) Cu極(+)2H+2e-=H2(還原反應)離子方程式Zn+2H+=H2+Zn2+化學方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2鐵碳電池：FeC(H2CO3) Fe極(-)Fe2e-=Fe2+(氧化反應) C極(+)2H+2e-=H2(還原反應)離子方程式Fe+2H+=H2+Fe2+(析氫腐蝕)鐵碳電池：FeC(H2O、O2)Fe極(-)(反應) C極(+)(反應) 化學方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(腐蝕) 鋁鎳電池：AlNi(NaCl溶液、O2) Al極(-)4Al12e-=4Al3+(氧化反應) Ni極(+)3O2+6H2O+12e-=12OH(還原反應) 化學方程式4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3(海洋燈標電池)干電池：ZnMnO2(NH4Cl糊狀物)NH4Cl+H2O=NH3H2O+HClZn極(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反應) Cu極(+)2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O(還原反應)化學方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3(2)可逆電池 鉛蓄電池：PbPbO2(濃硫酸)放電 Pb極(-)Pb+H2SO42e-=PbSO4+2H+(氧化反應) PbO2極(+)PbO2+H2SO4+2H+2e-=PbSO4+2H2O(還原反應)化學方程式Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPbPbO2(濃硫酸)充電 Pb極(-)PbSO4+2H+2e-=Pb+H2SO4(還原反應) PbO2極(+)PbSO4+2H2O+2e-=PbO2+H2SO4+2H+(氧化反應)化學方程式2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 (3)高能燃料電池： 氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極材料，負極通入H2，正極通入O2，總反應為：2H2+O2=2H2O電極反應特別要注