福建省泰寧某中學2023-2023學年下學期化學復習：選修4《化學反應(yīng)原理》復習之《原電池及化學電源》知識要點

?原電池及化學電源？知識要點

一、原電池

1、定義：把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

2.實質(zhì)：一個能自發(fā)進行的氧化復原反響。

3.原電池的形成條件

構(gòu)成前提：兩個電極中至少有一個可以和電解質(zhì)溶液自發(fā)地發(fā)生氧化復原反響

(1)活動性不同的金屬(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(zhì)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.原理：

電極名稱負極正極

電極材料ZnCu

電極反響Zn—2e====Zn2+Cu2++2e====Cu

反響類型氧化反響復原反響

電子方向和電流方向電子從負極流出經(jīng)外電路流入正極；

電流從正極流出經(jīng)外電路流入負極。

5.兩種裝置的比擬

裝置I中復原劑Zn與氧化劑Ci?+直接接觸，易造成能量損耗；裝置H能防止能量損耗；裝

置n中鹽橋的作用是提供離子遷移通路，導電。

二、常見的化學.電源

1.一次電池(堿性鋅鐳干電池)

反響原理：負極：ZnZn+20H--2e-====Zn(OH)2

正極：MnOr22MnO2+2H2O+2?-====2MnOOH+2OH-

總反響式：Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(0H)2

2.二次電池(可充電電池)

鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反響分為放電和充電兩個過程

m正負極材料

正極：PbO2負極：Pb電解質(zhì)：H2s。4溶液

(2)放電過程

2

負極：Pb(s)+SO4'(aq)-2e-====PbSO4(s)氧化反響

+2

正極.PbO2(s)+4H(.aq)+SO4'(aq)+2e-====PbSO4(s)+2H2O(l)復原反響

放電過程，總反響：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4====2PbSO4(s)+2H2O(I)

鉛蓄電池充電的反響那么是上述反響的逆過程

(3)充電過程

-2-

陰極：PbSO4(s)+2e====Pb⑶+SO4(aq)復原反響接電源負極

-4.2-

陽極：2Pbs。4(S)+2H2O-2e====PbO2(s)+4H+2SO4(aq)接電源正極氧化反響

充電過程總反響：2PbsO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbC)2(s)+2H2s(^(aq)

啰電

鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO2+2H2s。42PbSO+2HO

關(guān)電42

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

酸性堿性

負極反響式

2H2r_4e====4H+2H2+40H-4e====4H2。

正極反響式

+4H++4G====2H2。+2H2。+4e====40H

總反響式2H2+02=2H2O

【熱點難點全析】

※考點一原電池的構(gòu)成和電極反響式的書寫

1.原電池的構(gòu)成

兩極是導體且存在活動性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；兩極.要用導線連接起

來(或直接接觸)插入電解質(zhì)溶液中；必須有一個釋放能量的(自發(fā)的)氧化復原反響發(fā)生——

作為電池反響。

【特別提醒】多池相連，但無外接電源時，兩極活動性差異最大的一池為原電池，其他

各池可看做電解池。

2.原電池的正負極的判斷：

3.電極反響式的書寫

(1)一般電極反響式的書寫

(2)復雜的電極反響式的書寫

對于復雜的電極反響式可由電池反響減去負極反響.而得到正極反響。此時必須保證電

池反響轉(zhuǎn)移的電子數(shù)等于電極反響轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，即遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒和電子守恒規(guī)

律。

如CH4酸性燃料電池中，負極反響式為：

CH4+2O2===CO2+2H2O……總反響式

+-

2O2+8H+8e===4H2O……正極反響式

+

CH4+2H2O-8e-===CO2+8H……負極反響式

【高考警示鐘】(1)負極本身不一定都參加反響，如燃料電池中，作為負極的材料本身并不參加反響。

(2)不注意電解質(zhì)溶液的成分，容易誤寫電極反響式，如AI負極，在酸性溶液中生成AI3+,在堿性溶液

中生成AI02-。

(3)電子從負極經(jīng)外電路流向正極，但電子不能通過電解液，是通過陰陽離子的移動形成閉合回路。

(4)用總電極反響減去一極的電極反響時，須在兩式電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等的前提下進行。

【典例1】根.據(jù)以下圖.，以下判斷中正確的選項是()

A.燒杯a中的溶液pH降低

B.燒杯b中發(fā)生氧化反響

C.燒杯a中發(fā)生的反響為2H++2e==H2

D.燒杯b中發(fā)生的反響為2c「-2e==Cl2

解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導線，由Zn電極流向Fe電極，那么。2在Fe電

極發(fā)生復原反響：O2+2H2O+4e==4OFr,燒杯a中c(OH-)增大，溶液的pH升高。燒

2+

杯b中，Zn發(fā)生氧化反響：Zn-2e=Zno

答案B

※考點二原電池工作原理的應(yīng)用

1.比擬不同金屬的活動性強弱

根據(jù)原電池原理可知，在原電池反響過程中，一般活動性強的金屬作負極，而活動性

弱的金屬(或碳棒)作正極.假設(shè)有兩種金屬A和B,用導線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，

一段時間后，假設(shè)觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，說明在原電池工作過程中，A被氧

化成陽離子而失去電子作負極，B作正極，那么金屬A的金屬活動性比B強.

2.加快化學反響速率

由于原電池將氧化復原反響拆成兩個半反響且有電流產(chǎn)生，因.而反響漉率加快.

如Zn與稀H2s04反響制氫氣時，可向溶液中滴加少量CuS04溶液，形成Cu—Zn原電

池，加快反響進行.

3.用.于金屬的防護

使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼

鐵橋梁，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。

4.設(shè)計制作化學電源

設(shè)計原電池時要緊扣構(gòu)成原電池的條件.

(1)首要將氧化復原反響拆分為兩個半反響；

(2)根據(jù)原電池的電極反響特點，結(jié)合兩個半反響找出正負極材料(負極就是失電子的物

質(zhì)，正極用比負極活潑性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘偃缡?及電解質(zhì)溶液

①電極材料的選擇

在原電池中，選擇活潑性較強的金屬作為負極；活潑性較弱的金屬或非金屬作為正極，

并且原電池的電極必須導電。一般來說，負極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反響。

②電解質(zhì)溶液的選擇

電解質(zhì)溶液一般要.能夠與負極發(fā)生反響，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極

發(fā)生反響(如溶解于溶液中的空氣)。但如果兩個.半反響分別在兩個容器中進行(中間連接鹽

橋)，那么左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如在Cu-Zn-硫酸構(gòu)

成的原電池中，負極Zn浸泡在含有ZM+的電解質(zhì)溶液中，而正極Cu浸泡在含有Cu2+的電解

質(zhì)溶液中。

(3)按要求畫出原電池裝置圖。

如根據(jù)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+設(shè)計原電池：

負極：.Cu-2e-====Ci|2+

正極：2Fe3++2e'====2Fe2+

【高考警示鐘】(1)能設(shè)計成原電池的反響一定是放熱的氧化復原反響，吸熱反響不可能將化學能轉(zhuǎn)化為電

能。

(2)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬

的量還是取決于酸的量。

(3)設(shè)計原電池時，負極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以。

【典例2】控制適合的條件，將反響2F