第十六講原電池化學電源考綱要求命題走向1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2．了解常見化學電源的種類及其工作原理。1.縱覽2008～2013年的廣東高考：(1)原電池原理；(2)電極反應的書寫；(3)新型化學電源分析；多以選擇題呈現，試題難度較大。2．2014年預測：預計高考仍將以傳統選擇題為主，題目選材會更加新穎。基于此，我們在復習時注重從原電池原理角度分析新型化學電源，以“負極氧化正還原”原則從理論上進行分析。復習重點和難點1、原電池的構成的條件和電極的判斷2、常見的化學電源的構成原理和電極反應3、燃料電池的電極反應方程式：4、原電池電解質溶液離子的移動方向的判斷①氫氧燃料電池②有機燃料電池在酸堿環境中的書寫方法和技巧（難點）5、原電池原理的應用（1）金屬單質的活潑性（2）金屬與酸反應的速度問題（3）氧化還原反應二次電池的問題（4）膠體的電泳現象和礦塵的凈化（5）金屬的腐蝕和防護電極名稱負極正極電極材料______電極反應————————反應類型氧化反應還原反應電子流向由

沿導線流向_____鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負極4．工作原理(以鋅—銅原電池為例，如圖所示)ZnCu負極正極Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu【要點2】如何判斷原電池的正負極？原電池判定：先分析有無外接電源，有外接電源者為電解池，無外接電源者可能為原電池，然后依據原電池的形成條件分析判定，主要思路是“四看”：①一看電極：兩極為導體且活潑性不同；②再看溶液：兩極插入電解質溶液中；③三看回路：形成閉合回路或兩極接觸；④四看本質：有無自發氧化還原反應發生。【要點1】如何判定原電池裝置？1．分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是()A．①②中Mg作負極，③④中Fe作負極B．②中Mg作正極，電極反應式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑大本P122B電池負極反應正極反應總反應式堿性鋅錳電池（一次電池）___________________________2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－____________________________________________鉛蓄電池（二次電池/可充電電池）——————————————————————————————————————Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2二、常見化學電源電池負極反應正極反應總反應式氫氧燃料電池2H2－4e－===4H＋2H2＋O2=2H2O堿性：O2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2－4e－===4H＋固體：O2＋4e－===2O2－酸性：O2＋4e－＋4H＋===2H2O2H2－4e－＋4OH－===4H2O熔融碳酸鈉？負極：CH4＋4CO32－－8e－=5CO2＋2H2O正極：2O2+8e－＋

4CO2=4CO32－碳酸鈉溶液？負極：CH4＋9CO32－＋3H2O

－8e－=10HCO3－正極：2O2+8e－＋

8HCO3－=8CO32－＋4H2O

練習（1）銀鋅電池1970-1975,開發了先進的銀鋅、鎳鎘電池技術。1975-1983,為美國海軍生產潛水艇用銀鋅電池。1979-1987,為美國國家能源部發展電動車用的鎳鋅電池。1992-1998,為美國海軍發展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。正極殼填充Ag2O和石墨，負極蓋填充鋅汞合金，電解質溶液KOH。反應式為：

Zn+Ag2O+2Ag+ZnO放電充電寫出放電時的電極反應式:負極反應：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；正極反應：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

【難點1】燃料電池與普通化學電池有何不同？提示：燃料電池和普通電池不同，必須使用輔助電極，電極本身不參與反應，所采用的燃料一般為H2、CH4、CH3OH等，助燃劑一般為O2(或空氣)。例如：CH30H和氫氧化鉀溶液的的燃料電池負極：CH30H-6e-+8OH-===CO32-+6H2O正極：02+4e-+2H2O===4OH-一、正負極的判斷4、根據反應判斷。負極：失電子發生氧化反應，正極：得電子發生還原反應(不一定是電極本身得失電子，特別是正極)。5、根據現象判斷。溶解的一極為負極，增重或有氣泡生成的一極為正極。6、根據電池總反應判斷，反應中的還原劑是負極的活性物質，對應的電極為負極；氧化劑則是正極的活性物質，對應的電極為正極。1、由電極材料判斷。由兩種金屬(或一種金屬與一種非金屬)作電極時，一般情況下較活潑的金屬為負極。2、根據電流方向或電子流動方向判斷。電流由正極流向負極；電子由負極流向正極。3、根據電解質溶液內離子的定向移動判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。考點一、正負極的判斷與電極方程式的書寫按照負極發生氧化反應，正極發生還原反應，判斷出電極反應產物，找出得失電子的數量。電極產物在電解質溶液的環境中，應能穩定存在，加堿性介質中生成的H+應讓其結合OH-生成水。電極反應式要遵守電荷守恒和質量守恒，得失電子守恒等加以配平。兩電極反應式相加，與總反應離子方程式對照驗證。1.一般電極反應式的書寫二、電極反應式的書寫如CH4酸性燃料電池中CH4＋2O2===CO2＋2H2O……總反應式2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正極反應式CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……負極反應式2.復雜電極反應式的書寫

(2012·濟寧質檢)一種新型熔融鹽燃料電池具有高發電效率。現用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應為：2CO＋O2===2CO2。則下列說法中正確的是()。A．通CO的一極是電池的正極B．負極發生的電極反應是：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-C．負極發生的電極反應是：CO＋CO－2e－===2CO2D．正極發生氧化反應【練習2】?C

有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是 ()。①每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole－②負極上CH4失去電子，電極反應式：③負極上是O2獲得電子，電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－④電池放電后，溶液pH不斷升高A．①②B．①③C．①④D．③④【練習3】?A1．Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。請回答下列問題：(1)電池的負極材料為________，發生的電極反應為___________________________________________。(2)電池正極發生的電極反應為______________________________________________。大本P122鋰(或Li)Li－e－=Li＋2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO24、設計電池，制造化學電源理論上能自發進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。(1)將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極。(2)確定電極材料：如發生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極。發生還原反應的電極材料必須不如負極材料活潑。(3)確定電解質溶液：一般選用反應物中的電解質溶液即可。(4)構成閉合回路。如根據以下兩個反應設計的原電池如下表所示：原理負極正極電解質溶液電極反應2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2CuC(Fe3＋)FeCl3負極：Cu－2e－===Cu2＋正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋裝置圖？Pt(H2)Pt(O2)KOH負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－H2CCuFeCl3CuSO45、探究金屬腐蝕的快慢規律(1)不同類型的腐蝕規律電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕(2)電化學腐蝕規律①對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。②活動性不同的兩金屬：活動性差別越大，活潑金屬腐蝕越快。③對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，腐蝕越快。④對于不同氧化劑來說，氧化性越強，金屬腐蝕越快。2．新型電池“放電”時正極、負極上電極反應式的書寫

首先根據電池反應分析物質得失電子情況，然后再考慮電極反應生成的物質是否跟電解質溶液中的離子發生反應；對于較復雜的電極反應，可以利用總反應－較簡單一極電極反應式＝較復雜一極電極反應式的方法解決。3．新型電池“充電”時陰、陽極的判斷首先明確原電池放電時的正、負極，再根據電池充電時，陽極接電源正極、陰極接電源負極的原理進行分析。1．新型電池“放電”時正極、負極的判斷4．新型電池充、放電時，電解質溶液中離子移動方向的判斷首先分清電池是放電還是充電；再判斷正、負極或陰、陽極，進而可確定離子的移動方向。A．放電時正、負極附近溶液的pH均不變B．放電時正極材料為MH，發生氧化反應C．充電時陽極反應為：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2OD．放電時每轉移1mol電子，負極有1molNiOOH被還原C1．北京市政府規定，必須使用以氫氧燃料電池為動力源的公交車才能在北京市運行，以淘汰汽油公交車。質子交換膜燃料電池常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑為催化劑，導電離子是H＋。下列對該燃料電池的描述正確的是()①正極反應式為：O2＋4H＋＋4e－==2H2O②負極反應式為：2H2－4e－===4H＋③總反應式為：2H2＋O2=2H2O④氫離子通過電解質向正極移動A．①②③B．②③④C．①②④ D．①②③④C目前市場上的手提應急燈，主要是“無液干粉”鉛酸蓄電池，其原理是將有腐蝕性的濃硫酸灌注到硅膠凝膠中去，使電解質溶液不易發生泄漏，大大改善了電池的性能。所用的原料仍然是鉛——二氧化鉛——硫酸。下列關于該鉛酸蓄電池的說法正確的是A．充電時電源的正極接蓄電池標“+”的一極B．“無液干粉”鉛酸蓄電池徹底改變了原來的鉛酸蓄電池的反應原理C．放電時在鉛酸蓄電池的負極發生還原反應D．充電時鉛酸蓄電池上標有“－”的電極發生氧化反應【練習5】?A（2013·江蘇化學·9）Mg-H2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液，示意圖如下。該電池工作時，下列說法正確的是A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發生氧化反應C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl－向正極移動【練習6】?C（2