xxx公司文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度原電池知識點歸納小結一、原電池1、原電池的形成條件原電池的工作原理原電池反應屬于放熱的氧化還原反應，但區別于一般的氧化還原反應的是，電子轉移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負極上失電子發生氧化反應，電子通過外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發生還原反應，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉移。兩極之間溶液中離子的定向移動和外部導線中電子的定向移動構成了閉合回路，使兩個電極反應不斷進行，發生有序的電子轉移過程，產生電流，實現化學能向電能的轉化。從化學反應角度看，原電池的原理是氧化還原反應中的還原劑失去的電子經導線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應分別在兩個電極上進行。原電池的構成條件有三個：（1）電極材料由兩種金屬活動性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料（非金屬或某些氧化物等）組成。（2）兩電極必須浸泡在電解質溶液中。（3）兩電極之間有導線連接，形成閉合回路。只要具備以上三個條件就可構成原電池。而化學電源因為要求可以提供持續而穩定的電流，所以除了必須具備原電池的三個構成條件之外，還要求有自發進行的氧化還原反應。也就是說，化學電源必須是原電池，但原電池不一定都能做化學電池。（4）形成前提：總反應為自發的氧化還原反應電極的構成：a.活潑性不同的金屬—鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極；b.金屬和非金屬（非金屬必須能導電）—鋅錳干電池，鋅作負極，石墨作正極；c.金屬與化合物—鉛蓄電池，鉛板作負極，二氧化鉛作正極；d.惰性電極—氫氧燃料電池，電極均為鉑。電解液的選擇：電解液一般要能與負極材料發生自發的氧化還原反應。原電池正負極判斷：負極發生氧化反應，失去電子；正極發生還原反應，得到電子。電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極2、電極反應方程式的書寫正確書寫電極反應式(1)列出正、負電極上的反應物質，在等式的兩邊分別寫出反應物和生成物。(2)標明電子的得失。(3)使質量守恒。電極反應式書寫時注意：①負極反應生成物的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質溶液中的陰離子應該寫入負極反應式；②若正極上的反應物質是O2，且電解質溶液為中性或堿性，則H2O必須寫入正極反應式，且生成物為OH－；若電解液為酸性，則H+必須寫入反應式中，生成物為H2O。③電極反應式的書寫必須遵循離子方程式的書寫要求。(4)正負極反應式相加得到電池反應的總的化學方程式。若能寫出總反應式，可以減去較易寫出的電極反應式，從而寫出較難書寫的電極方程式。注意相加減時電子得失數目要相等。負極：活潑金屬失電子，看陽離子能否在電解液中大量存在。如果金屬陽離子不能與電解液中的離子共存，則進行進一步的反應。例：甲烷燃料電池中，電解液為KOH，負極甲烷失8個電子生成CO2和H2O，但CO2不能與OH-共存，要進一步反應生成碳酸根。正極：①當負極材料能與電解液直接反應時，溶液中的陽離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCl，正極H+得電子生成H2。②當負極材料不能與電解液反應時，溶解在電解液中的O2得電子。如果電解液呈酸性，O2+4e-+4H+==2H2O；如果電解液呈中性或堿性，O2+4e-+2H2O==4OH-。特殊情況:1、Mg-Al-NaOH，Al作負極。負極：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-2、Cu-Al-HNO3，Cu作負極。注意：Fe作負極時，氧化產物是Fe2+而不可能是Fe3+；肼（N2H4）和NH3的電池反應產物是H2O和N2無論是總反應，還是電極反應，都必須滿足電子守恒、電荷守恒、質量守恒。pH變化規律a、電極周圍：消耗OH-(H+)，則電極周圍溶液的pH減小（增大）；反應生成OH-(H+)，則電極周圍溶液的pH增大（減小）。b、溶液：若總反應的結果是消耗OH-(H+)，則溶液的pH減小（增大）；若總反應的結果是生成OH-(H+)，則溶液的pH增大（減小）；若總反應消耗和生成OH-(H+)的物質的量相等，則溶液的pH由溶液的酸堿性決定，溶液呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則pH減小，溶液呈中性則pH不變。3、原電池表示方法原電池的組成用圖示表達，未免過于麻煩。為書寫簡便，原電池的裝置常用方便而科學的符號來表示。其寫法習慣上遵循如下幾點規定：1.一般把負極電池符號表示式的左邊，正極寫在電池符號表示式的右邊。2.以化學式表示電池中各物質的組成，溶液要標上活度或濃度（mol/L）,若為氣體物質應注明其分壓(Pa)，還應標明當時的溫度。如不寫出，則溫度為298.15K,氣體分壓為101.325kPa,溶液濃度為1mol/L。3.以符號“∣”表示不同物相之間的接界，用“‖”表示鹽橋。同一相中的不同物質之間用“,”隔開。4.非金屬或氣體不導電，因此非金屬元素在不同氧化值時構成的氧化還原電對作半電池時，需外加惰性導體（如鉑或石墨等）做電極導體。其中，惰性導體不參與電極反應，只起導電（輸送或接送電子）的作用，故稱為“惰性”電極。按上述規定，Cu－Zn原電池可用如下電池符號表示：（-）Zn(s)∣Zn2+(C)‖Cu2+(C)∣Cu(s)（+）理論上,任何氧化還原反應都可以設計成原電池，例如反應:Cl2+2I-═2Cl-+I2此反應可分解為兩個半電池反應：負極：2I-═I2+2e-（氧化反應）正極：Cl2+2e-═2Cl-（還原反應）該原電池的符號為：（-）Pt∣I2(s)∣I-(C)‖Cl-(C)∣Cl2(PCL2)∣Pt（+）二兩類原電池腐蝕1、吸氧腐蝕：金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中而發生的電化腐蝕。例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反應如下：負極（Fe）：2Fe-4e=2Fe2+正極（C）：2H2O+O2+4e=4OH-鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕．2、析氫腐蝕：在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣的腐蝕。在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質溶液，使水里的H+增多。是就構成無數個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質溶液的微小原電池。這些原電池里發生的氧化還原反應是：負極（鐵）：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+；正極（碳）：溶液中的H+被還原2H++2e=H2↑這樣就形成無數的微小原電池。最后氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。析氫腐蝕定義金屬在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。三、常用原電池方程式1．Cu─H2SO4─Zn原電池正極：2H++2e-→H2↑負極：Zn-2e-→Zn2+總反應式：Zn+2H+=Zn2++H2↑2．Cu─FeCl3─C原電池正極：2Fe3++2e-→2Fe2+負極：Cu-2e-→Cu2+總反應式：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+3．鋼鐵在潮濕的空氣中發生吸氧腐蝕正極：O2+2H2O+4e-→4OH-負極：2Fe-4e-→2Fe2+總反應式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)24．Al─NaOH─Mg原電池正極：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-負極：2Al-6e-+8OH-→2AlO2-+4H2O總反應式：2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑5．熔融碳酸鹽燃料電池（Li2CO3和Na2CO3熔融鹽作電解液，CO作燃料）：正極：O2+2CO2+4e-→2(CO3)2-(持續補充CO2氣體)負極：2CO+2(CO3)2--4e-→4CO2總反應式：2CO+O2=2CO2四、幾種常見的電池（化學電源）1、一次電池（干電池）放電之后不能充電，內部的氧化還原反應是不可逆的。堿性鋅錳電池構成：負極是鋅，正極是MnO2，電解質是KOH負極：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－總反應式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)22、二次電池①鉛蓄電池放電電極反應：負極：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；正極：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)總反應式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)充電電極反應：陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；陰極：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)總反應方程式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)說明：a負極陰極正極陽極b電池的正負極分別和電源的正負極相連c各極的pH變化看各電極反應，電池的pH變化看電池總反應②鎳一鎘堿性蓄電池負極：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2；正極：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－總反應式：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)23、燃料電池電池電極反應酸性電解質堿性電解質氫氧燃料電池負極2H2－4e－＝4H+2H2+4OH－－4e－＝4H2O正極O2+4H++4e－＝2H2OO2+2H2O+4e－＝4OH－總反應2H2+O2＝2H2O2H2+O2＝2H2O甲烷燃料電池負極CH4+2H2O－8e－=CO2+8H+CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O正極2O2+8H++8e－＝4H2O