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§1原电池§2化学电源§4金属的电化学腐蚀与防护电化学基础§3电解池氧化还原反应化学能转化为电能，自发进行电能转化为化学能，外界能量推动知识结构一、原电池原理把化学能转变为电能的装置叫原电池要解决的问题：1.什么是原电池？2.原电池的工作原理？（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断、电极反应的写法）原电池及其工作原理：1.定义：化学能转化为电能的装置为原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池；２.电极名称：原电池相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极3.电极反应：原电池负极：正极：失电子的氧化反应得电子的还原反应4.原电池的形成条件(4)形成闭合回路。（两电极用导线连接，或接触。）（1）能自发地发生的氧化还原反应：①电极和电解质溶液②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）5.定向移动方向：电子、离子原电池“负极给出电子，并流向正极”必发生失电子的氧化反应必发生得电子的还原反应例1.下列哪几个装置能形成原电池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuCuSO4√√√√例2.在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()(A)正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大(B)电子通过导线由铜片流向锌片(C)正极有O2逸出(D)铜片上有H2逸出D氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子外电路内电路强调：原电池的工作原理：1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B先变大后变小C逐渐变大D.逐渐变小C练习：例3.市场上出售的“热敷袋”，其主要成分是：铁屑、炭粉、木屑与少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋上的小孔，轻轻揉搓就会有热量放出。当使用完后还会发现有铁锈生成。(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？(1)热敷袋使用时，为什么会放出热量？(3)试写出有关的电极反应式和化学方程式。利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3(2)碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于水，形成了电解质溶液。（２）盐桥的作用是什么？可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。６.双液原电池的工作原理（有关概念）（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（2）平衡电荷。(3)双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。例4.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为_________________X电极上发生的电极反应为____________________________；(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。铜(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－=AgCu-2e－=Cu2＋负(Cu)正(Ag)利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)GZnPtFeCl3溶液负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）(+)(-)盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G强调：原电池的设计请将氧化还原反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag设计成一个能产生持续、稳定电流的原电池装置CuCuSO4AgAgNO3例5、判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。强调：电极的判断及电极反应式的书写AFeCl3溶液负极：Cu-2e－→Cu2+正极：2Fe3++2e-→2Fe2+－＋CuCMgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液－（稀硫酸）负极:Mg-2e-→Mg2+正极：2H++2e-→H2↑（NaOH溶液）负极：2Al+8OH--6e-→2AlO2-+4H2O2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-方法一：根据电极材料的性质确定。1.对于金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；2.对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；3.对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。方法二：根据电极反应的本身确定。失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。强调：电极的判断及电极反应式的书写练习：宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述正确的是：（）A．H2为正极反应物，O2为负极反应物B．电极反应（正极）：O2+2H2O+4e-=4OH-C．电极反应（负极）：2H2+4OH-+4e-=4H2OD．负极发生氧化反应，正极发生还原反应BD二、化学电源Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO２+2H２O+2e-=2MnO(OH)+2OH-Zn+2MnO２+2H２O=Zn(OH)2+2MnO(OH)负极：正极：总反应：1.碱性锌锰电池负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+，正极（石墨）:2NH4++2MnO2+2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O总反应：Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O干电池（NH4Cl糊状物为电解质）2.铅蓄电池PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O总反应式为：Pb+SO42--2e-=PbSO4负极：正极：放电当向外提供0.5mol电子时，消耗硫酸的物质的量为0.5mol2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：阴极：总反应充电补：2.铅蓄电池电解液H2O3.氢氧燃料电池2e-2e-氢气氧气H+OH-A负极正极O2H2H2O3.氢氧燃料电池2H2+4OH-—4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应式：2H2+O2=2H2O碱性燃料电池KOHO2H2OH2H2O负极：正极：2H2－4e-=4H+O2+4e-+4H＋=2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O酸性H2SO4O2H2OH2OH2负极：正极：3.氢氧燃料电池4.甲烷燃料电池（电解质为KOH）负极：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O思考：甲醇燃料电池（电解质为KOH）5.锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：2Li-2e-=2Li+，正极：I2+2e-=2I-，总反应：2Li+I2=2LiI跟其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。为什么？与作负极材料的金属相比较，相同质量时锂提供电子数最多。6.银锌电池（电解质为KOH）负极：Zn+2OH-－2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag7.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+6H2O=4Al(OH)31、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为；正极发生的反应为；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为Al-3e-=Al3＋Ag2S+2e-=2Ag+S2-3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑？思考2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-正极反应式：总电池反应：2CO2+O2+4e-=2CO32-2CO+O2=2CO23.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：1/2H2+NiO(OH)Ni(OH)2据此反应判断，下列叙述中正确的是（）A.电池放电时，负极周围溶液的pH不断增大B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，H2是负极CD4.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③正极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后，溶液pH升高A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④A5.“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_______________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为____________。O2+4e-+4H+=2H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O[思维拓展]以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500μA的教学演示电表的“－”、“＋”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/LNaOH溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约500μA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400μA，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：MgAl－＋1mol/LNaOH溶液