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时间:2020-07-05
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1、高二化学第一单元原电池原理与化学电源 【知识网络梳理】 原电池装置特点:化学能转化为电能形成条件①两个活泼性不同的电极②电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)③形成闭合回路(或在溶液中接触)反应原理氧化反应2n-2e-2n2+还原反应2H+2e-H2↑主要应用金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀条件、现象、本质、联系防护方法①改变金属的内部组织结构②在金属表面覆盖保护层③电化学保护法制造新化学电源 【基础知识导学】 一、原电池的基础知识 1概念 原电池指把化学能
2、转化成电能的装置。 2构成条件 (1)具有活泼性不同的两种电极材料(金属和金属或金属和非金属)。 (2)与电解质溶液接触。 (3)有导线相连组成的闭合回路,或具备将化学能转化成电能的条件。 3电极名称及电极反应 负极:较活泼金属,电子流出的极,发生氧化反应。 正极:不活泼金属(或非金属,导体),电子流入的极,发生还原反应。 原电池的正负极的判断方法: (1)由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活泼性较强的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
3、 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。 (3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正极,阴离子移向的极是负极。 (4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。 (5)根据现象判断。溶解的一极为负极,增重或有气泡放出的一极为正极。 4工作原理 较活泼金属发生氧化反应,电子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属,溶液中氧化性较强
4、的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。 5原电池原理的应用 (1)加快反应的进行。(2)判断金属的纯度:在“Zn—Cu—H2SO4”构成的原电池中,锌极失去电子发生氧化反应而溶解,溶液中的氢离子在铜极上得到电子发生还原反应,放出氢气。若在锌极上也有氢气放出,则说明锌极是不纯的。(3)比较金属的活泼性:将未知的两种金属分别作为电极,或将一种未知的金属与一种已知金属分别作为电极,选择合适的电解质溶液构成原电池,其中被溶解的一极金属活泼性相对于另一极的金属的活泼性要强。(4)金属的腐蚀和防护。
5、 二、化学电源 (1)干电池(NH4Cl糊状物为电解质)。 负极(锌筒):Zn-2e-Zn2+ 正极(石墨):2NH4++2MnO2+2e-2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应:Zn+2NH4++2MnO2Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O (2)银锌电池(电解质为KOH)。 负极:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2(或Zn+2OH--2e-ZnO+H2O) 正极:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH- 总反应:Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2
6、Ag(或Zn+Ag2OZnO+2Ag) (3)海水电池(电解质溶液为海水)。 负极:4Al-12e-4Al3+ 正极:3O2+6H2O+12e-12OH- 总反应:4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3 (4)铅蓄电池(电解质溶液为稀硫酸)。 负极(Pb):Pb+SO42--2e-PbSO4 正极(PbO2):PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O 总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O (5)锂电池(非水有机溶剂电解液)。
7、 负极:2Li-2e-2Li+正极:I2+2e-2I- 总反应:2Li+I22LiI (6)燃料电池(电解质溶液一般为40%的KOH溶液)。 负极:CH4+10OH--8e-CO2-3+7H2O 正极:4H2O+2O2+8e-8OH- 总反应:CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O [说明] (1)自发进行的氧化还原反应,理论上可组成原电池。 (2)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。 (3)电解质溶液中的离子定向移动(阴离子移向负极、阳
8、离子移向正极),跟外电路共同组成闭合回路。 (4)燃料电池是众多化学电池中的一种,它的名称与它的特点有很大的关系,这是一种类似于物质的燃烧作为原电池反应的原型,但事实上与物质的燃烧还是有很大的区别,其中有可燃物参加氧化反应的电极被称为负极,有助燃物参加还原反应的电极被称为正极,但在电池中并没有真正燃烧反应。而且可燃物和助燃物(即还原剂和氧
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