原電池知識(shí)點(diǎn)原電池知識(shí)點(diǎn)原電池知識(shí)點(diǎn)xxx公司原電池知識(shí)點(diǎn)文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度1、定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置。2、構(gòu)成原電池的條件：①電解質(zhì)溶液②兩個(gè)導(dǎo)體做電極③形成閉合回路(或在溶液中接觸)④有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)3、原理本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)4、原電池電極的判斷（1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般來說，較活潑的或能和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的金屬為負(fù)極，較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。但具體情況還要看電解質(zhì)溶液，如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時(shí)，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，失去電子，因此鋁為負(fù)極，鎂為正極。

（2）根據(jù)外電路電流的方向或電子的流向判斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。（3）根據(jù)內(nèi)電路離子的移動(dòng)方向判斷：在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)判斷：原電池中，負(fù)極總是發(fā)生氧化反應(yīng)，正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。因此可以根據(jù)總化學(xué)方程式中化合價(jià)的升降來判斷。

（5）根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷：原電池工作后，若某一極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質(zhì)量減輕，說明該電極溶解，電極為負(fù)極，活潑性較強(qiáng)。

（6）根據(jù)電極上產(chǎn)生的氣體判斷：原電池工作后，如果一電極上產(chǎn)生氣體，通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出氫的反應(yīng)，說明該電極為正極，活動(dòng)性較弱。

（7）根據(jù)某電極附近pH的變化判斷

析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動(dòng)性較弱。5、鹽橋鹽橋的作用僅僅是導(dǎo)電【相當(dāng)于導(dǎo)線的作用】，將兩個(gè)燒杯形成閉合回路，否則就相當(dāng)于斷開，而鹽橋的導(dǎo)電是利用了其中的陰陽離子的定向移動(dòng)。鋅銅電池，電解質(zhì)溶液鋅端硫酸鋅，銅端硫酸銅，即兩端不一樣，所以產(chǎn)生電勢差，于是，電子從負(fù)極Zn失去，沿著導(dǎo)線移向正極Cu，即外面的導(dǎo)線中，電子即負(fù)電荷從Zn到Cu，中間有鹽橋連接，即鹽橋中的負(fù)電荷即陰離子應(yīng)該從CuSO4的一端沿著鹽橋移向ZnSO4的一端，或者說，鹽橋中的正電荷即陽離子就從ZnSO4的一端沿著鹽橋移向CuSO4的一端，總之，要保證兩端燒杯中的正負(fù)電荷要守恒。【應(yīng)該是沒有進(jìn)入到鹽橋內(nèi)的】【溶液中是靠硫酸銅和硫酸鋅自己的離子導(dǎo)電，他們自已各擔(dān)其職】還有以含有離子的瓊脂塊作鹽橋的，應(yīng)用很廣泛。6、電極反應(yīng)式的書寫（1）準(zhǔn)確判斷原電池的正負(fù)極是書寫電極反應(yīng)的關(guān)鍵

如果原電池的正負(fù)極判斷失誤，電極反應(yīng)式的書寫一定錯(cuò)誤。上述判斷正負(fù)極的方法是一般方法，但不是絕對的，例如銅片和鋁片同時(shí)插入濃硝酸溶液中，由于鋁片表明的鈍化，這時(shí)銅失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：Cu－2e－＝Cu2＋正極：NO3－+4H＋+2e－＝2H2O+2NO2↑

再如鎂片和鋁片同時(shí)插入氫氧化鈉溶液中，雖然鎂比鋁活潑，但由于鎂不與氫氧化鈉反應(yīng)，而鋁卻反應(yīng)，失去電子，是負(fù)極，其電極反應(yīng)為：

負(fù)極：2Al+8OH－－2×3e－＝2AlO2－+2H2O正極：6H2O+6e－＝6OH－+3H2↑（2）要注意電解質(zhì)溶液的酸堿性。在正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系，如氫氧燃料電池有酸式和堿式，在酸溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，在堿溶液中，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+，像CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32－離子形式存在，而不是放出CO2氣體。

（3）要考慮電子的轉(zhuǎn)移數(shù)目

在同一個(gè)原電池中，負(fù)極失去電子數(shù)必然等于正極得到的電子數(shù)，所以在書寫電極反應(yīng)時(shí)，一定要考慮電荷守恒。防止由總反應(yīng)方程式改寫成電極反應(yīng)式時(shí)所帶來的失誤，同時(shí)也可避免在有關(guān)計(jì)算中產(chǎn)生誤差。

（4）要利用總的反應(yīng)方程式

從理論上講，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，而兩個(gè)電極反應(yīng)相加即得總反應(yīng)方程式。所以只要知道總反應(yīng)方程式和其中一個(gè)電極反應(yīng)，便可以寫出另一個(gè)電極反應(yīng)方程式。7、原電池的書寫1.一般把負(fù)極（如Zn棒與Zn2+離子溶液）寫在電池符號(hào)表示式的左邊，正極（如Cu棒與Cu2+離子溶液）寫在電池符號(hào)表示式的右邊。2.以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成，溶液要標(biāo)上活度或濃度（mol/L），若為氣體物質(zhì)應(yīng)注明其分壓(Pa)，還應(yīng)標(biāo)明當(dāng)時(shí)的溫度。如不寫出，則溫度為，氣體分壓為，溶液濃度為1mol/L。3.以符號(hào)“∣”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(zhì)之間用“，”隔開。4.非金屬或氣體不導(dǎo)電，因此非金屬元素在不同氧化值時(shí)構(gòu)成的氧化還原電對作半電池時(shí)，需外加惰性導(dǎo)體（如鉑或石墨等）做電極導(dǎo)體。其中，惰性導(dǎo)體不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電（輸送或接送電子）的作用，故稱為“惰性”電極。按上述規(guī)定，Cu－Zn原電池可用如下電池符號(hào)表示：（-）Zn(s)∣Zn2+(C)‖Cu2+(C)∣Cu(s)（+）理論上，任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池，例如反應(yīng):Cl2+2I-═2Cl-+I2此反應(yīng)可分解為兩個(gè)半電池反應(yīng)：負(fù)極：2I-═I2+2e-（氧化反應(yīng)）正極：Cl2+2e-═2Cl-（還原反應(yīng)）該原電池的符號(hào)為：（-）Pt∣I2(s)∣I-(C)‖Cl-(C)∣C2(PCL2)∣Pt（+）8、常見的原電池(1)一次電池①堿性鋅錳電池構(gòu)成:負(fù)極是鋅,正極是MnO2,正極是KOH工作原理:負(fù)極Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正極:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－總反應(yīng)式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特點(diǎn):比能量較高,儲(chǔ)存時(shí)間較長,可適用于大電流和連續(xù)放電。②鈕扣式電池(銀鋅電池)鋅銀電池的負(fù)極是Zn，正極是Ag20，電解質(zhì)是KOH，總反應(yīng)方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO特點(diǎn)：此種電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間長，適宜小電流連續(xù)放電。③鋰電池鋰電池用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOC12)中組成。鋰電池的主要反應(yīng)為：負(fù)極：8Li－8e—＝8Li+；正極：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—總反應(yīng)式為：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特點(diǎn)：鋰電池是一種高能電池，質(zhì)量輕、電壓穩(wěn)定、工作效率高和貯存壽命長的優(yōu)點(diǎn)。(2)二次電池①鉛蓄電池:(1)鉛蓄電池放電原理的電極反應(yīng)負(fù)極：Pb+S042—－2e—＝PbSO4；正極：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20總反應(yīng)式：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbS04+2H2O(2)鉛蓄電池充電原理的電極反應(yīng)

陽極：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－

；陰極：PbSO4+2e－=Pb+SO42－總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4②鎳一鎘堿性蓄電池構(gòu)成:放電時(shí)鎘(Cd)為負(fù)極,正極是NiO(OH),電解液是KOH工作原理:負(fù)極:Cd+2OH—－2e－=Cd(OH)2；正極:2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH—總反應(yīng)式:特點(diǎn)：電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、使用壽命長，但一般體積大、廢棄電池易污染環(huán)境。(3)燃料電池①氫氧燃料電池當(dāng)用堿性電解質(zhì)時(shí)，電極反應(yīng)為：負(fù)極：2H2+40H—－4e—＝4H20；正極：02+2H20+4e—＝40H—總反應(yīng)：2H2+02＝2H2O②甲烷燃料電池該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通甲烷和氧氣；負(fù)極：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；正極：2O2+4H2O+8e－=8OH－總反應(yīng)方程式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O③CH3OH燃料電池用導(dǎo)線相連的兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CH3OH和O2，則發(fā)生了原電池反應(yīng)。負(fù)極：2CH3OH+16OH－－12e－=2CO32－+12H2O；正極：3O2+6H2O+12e－=12OH－總反應(yīng)方程式為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O9、原電池的應(yīng)用1）制作干電池、蓄電池、高能電池；（2）比較金屬腐蝕的快慢（負(fù)極金屬先被腐蝕）；（3）防護(hù)金屬腐蝕（被保護(hù)的金屬作正極）；（4）比較反應(yīng)速率（如粗鋅與稀硫酸反應(yīng)比純鋅快）；（5）比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱（被溶解的負(fù)極金屬較活潑）；（6）判斷溶液pH變化（如發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，因有正極反應(yīng)O2+2H2O+4e-=4OH-，使溶液pH值升高，正極附近溶液能使酚酞變紅）。(7)根據(jù)電池反應(yīng)判斷新的化學(xué)電源的變化，(方法是先分析電池反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)化合價(jià)變化，確定原電池正極和負(fù)極，然后根據(jù)兩極變化分析判斷其它指定性質(zhì)的變化)。10、金屬的腐蝕和防護(hù)1）、腐蝕①金屬腐蝕的類型：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。②電化學(xué)腐蝕的類型：吸氧腐蝕和析氫腐蝕。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(fā)生的電化學(xué)腐蝕，叫吸氧腐蝕．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(yīng)如下：負(fù)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．吸氧腐蝕的必要條件以氧的還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕，稱為氧還原腐蝕或吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕的必要條件是金屬的電位比氧還原反應(yīng)的電位低：氧的陰極還原過程及其過電位吸氧腐蝕的陰極去極化劑是溶液中溶解的氧。隨著腐蝕的進(jìn)行，氧不斷消耗，只有來自空氣中的氧進(jìn)行補(bǔ)充。因此，氧從空氣中進(jìn)入溶液并遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)，這一過程包括一系列步驟。（1）氧穿過空氣/溶液界面進(jìn)入溶液；（2）在溶液對流作用下，氧遷移到陰極表面附近；（3）在擴(kuò)散層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下擴(kuò)散到陰極表面；（4）在陰極表面氧分子發(fā)生還原反應(yīng)，也叫氧的離子化反應(yīng)。吸氧腐蝕的控制過程及特點(diǎn)金屬發(fā)生氧去極化腐蝕時(shí)，多數(shù)情況下陽極過程發(fā)生金屬活性溶解，腐蝕過程處于陰極控制之下。氧去極化腐蝕速度主要取決于溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面上的放電速度。因此，可粗略地將氧去極化腐蝕分為三種情況。（1）如果腐蝕金屬在溶液中的電位較高，腐蝕過程中氧的傳遞速度又很大，則金屬腐蝕速度主要由氧在電極上的放電速度決定。（2）如果腐蝕金屬在溶液中的電位非常低，不論氧的傳輸速度大小，陰極過程將由氧去極化和氫離子去極化兩個(gè)反應(yīng)共同組成。（3）如果腐蝕金屬在溶液中的電位較低，處于活性溶解狀態(tài)，而氧的傳輸速度又有限，則金屬腐蝕速度由氧的極限擴(kuò)散電流密度決定。擴(kuò)散控制的腐蝕過程中，由于腐蝕速度只決定于氧的擴(kuò)散速度，因而在一定范圍內(nèi)，腐蝕電流將不受陽極極化曲線的斜率和起始電位的影響。擴(kuò)散控制的腐蝕過程中，金屬中不同的陰極性雜質(zhì)或微陰極數(shù)量的增加，對腐蝕速度的增加只起很小的作用。析氫腐蝕金屬在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)放出氫氣的腐蝕叫做析氫腐蝕。在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會(huì)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(zhì)溶液，使水里的H+增多。于是就構(gòu)成無數(shù)個(gè)以鐵為負(fù)極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些原電池里發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是：負(fù)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(shù)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。比較項(xiàng)目析氫腐蝕吸氧腐蝕去極化劑性質(zhì)帶電氫離子，遷移速度和擴(kuò)散能力都很大中性氧分子，只能靠擴(kuò)散和對流傳輸去極化劑濃度濃度大，酸性溶液中H+放電中性或堿性溶液中H2O作去極化劑濃度不大，其溶解度通常隨溫度升高和鹽濃度增大而減小電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條