原电池的工作原理知识分享

1、原电池的工作原理原电池的工作原理1 将化学能转变为电能的装置叫做原电池，它的原理是将氧化还原反应中还原剂失去的电子经过导线传给氧化剂，使氧化还原反应分别在两极上进行。2 原电池的形成条件：(如下图所示)(1) 活泼性不同的电极材料(2)电解质溶液(3)构成闭合电路(用导线连接或直接接触)(4)自发进行的氧化还原反应I:U沿"殂G理仆电说产生丿阳离辛EMfZu 2r £吆特别提醒：构成原电池的四个条件是相互联系的，电极不一定参加反应，电极 材料不一定都是金属，但应为导体，电解质溶液应合理的选取3判断原电池正负极常用的方法负极：一般为较活泼金属，发生氧化反应；是电子流出的一极，

2、电流流入的一极；或阴离子定向移动极；往往表现溶解正极：一般为较不活泼金属，能导电的非金属；发生还原反应；电子流入一极，电流流出一极；或阳离子定向移向极；往往表现为有气泡冒出或固体析出。4 原电池电极反应式书写技巧(1) 根据给出的化学方程式或题意，确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的具体物质(2) 弱电解质、气体、难溶物均用化学式表示，其余以离子符号表示，写电极 反应式时，要遵循质量守恒、元素守恒定律及正负极得失电子数相等的规 律，一般用“=”而不用(3) 注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或 化学方程式加以确定(4) 正负电极反应式相加得到原电池的总反应

3、式，通常用总反应式减去较易写 的电极反应式，从而得到较难写的电极反应式。5.原电池原理的应用(1) 设计原电池(这是近几年高考的命题热点)(2) 加快了化学反应速率：形成原电池后，氧化还原反应分别在两极进行，使 反应速率增大，例如：实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气；在锌与稀硫酸 反应时加入少量的CuS04溶液，能使产生H2的速率加快(3) 进行金属活动性强弱的比较(4) 电化学保护法：即金属作为原电池的正极而受到保护，如在铁器表面镀锌六、化学电源1各类电池(1) 干电池(属于一次电池) 结构：锌筒、填满 MnO2的石墨、溶有NH4CI的糊状物。 电极反应 负极：Zn-2e -=Zn 2+正极：

4、2NH 4+2e-=2NH 3+H 2(2) 铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池) 结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应 负极：Pb-2e -+ SO42- = PbSO 4 正极：PbO2 +2e -+4H + SO 42- = PbSO 4 + 2H 20B.充电反应 阴极：PbSO 4 +2e -= Pb+ SO 42-阳极：PbSO4 -2e - + 2H2O = PbO 2 +4H+ + SO 42-总式：Pb + PbO 2 + 2H 2SOf=放电一2PbSO4 + 2H 2O充电（3）锂电池 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 电极反应负极：2Li-2e -

5、 = 2Li + 正极：I2 +2e - = 2I -总式：2Li+ I2 = 2LiI（4 ）铝、空气燃料电池 以铝一空气一海水电池为能源的新型海水标志灯已研 制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断 氧化而源源不断产生电流。电极反应：铝是负极4AI-12e -= 4AI 3+ ；石墨是正极 3O2+6H 2O+12e -=12OH -2. 燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，现将与电解质有关的五种情况归纳如下。电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）正极反应式为O2 + 4H + +4e-=2H2O。电解质为中性或碱性电解质溶液（

6、如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）正极反应式为 O2 + 2H2O+4e-=4OH -。电解质为熔融的碳酸盐（如 LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，正极反应式为 O2 + 2CO2+4e-=2CO 32-。电解质为固体电解质（如固体氧化锆一氧化钇）该固体电解质在高温下可允许 O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2+ 4e-=2O 2-。综上所述，在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。3. 常见燃料电池电极反应式的书写（1）氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入 H2, 正极通入02,总反应为：2H2

7、+ O 2 = 2H 20电极反应特别要注意电解 质，有下列三种情况：a. 电解质是K0H溶液（碱性电解质）负极：H2 -2e- + 20H = 2H 20正极：02 + H 20 + 4e - = 0Hb. 电解质是H2S04溶液（酸性电解质）负极：H2 -2e- = 2H +正极：02 + 4H + + 4e - = 2H 20c. 电解质是NaCI溶液（中性电解质）负极：H2 -2e- = 2H +（氧化反应） 正极：02 + H 20 + 4e - = 40H说明:1、碱性溶液反应物、生成物中均无 H+ 2、.水溶液中不能出现02-3、中性溶液反应物中无H+和0H- 4、酸性溶液反应物

8、、生成物中均 无0H-（2）甲醇燃料电池a. 碱性电解质（铂为两极、电解液K0H溶液）正极：302 + 12e - + 6H 20= 120H -负极：2CH3OH -12e- + 160H = 2C0 32- +12H 20总反应方程式 2CH 30H + 30 2 + 4K0H = 2K 2CO3 + 6H 20b. 酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）（注：乙醇燃料电池与甲醇正极：30 2 + 12e- + 12H + = 6H 20负极：2CH3OH -2e- +2H 2O=12H +2CO 2燃料电池原理基本相同）总反应式 2CH3OH + 3O 2 = 2CO 2 + 4H

9、 2O（3）CO燃料电池 （总反应方程式均为：2CO + O2 = 2CO2）a. 熔融盐（铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气）正极： O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 负极：2CO + 2CO32- -4e-= 4CO2b. 酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）正极：O2 + 4e - + 4H + = 2H 2O 负极：2CO -4e- + 2H 2O = 2 CO2 +4H + 肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）正极： O2 + 2H 2O + 4e - = 4OH 负极： N 2H4 +

10、4OH - 4e -= =N 2 + 4H 2O总反应方程式 N2H4 + O 2= N 2 + 2H 2O（5）甲烷燃料电池a 碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）正极：2O2 + 2H 2O + 8e - = 8 OH 负极：CH4 + 10OH - 8e -= =CO 32- + 7H 2O总反应方程式 CH 4 + 2KOH+ 2O 2 = K 2CO3 + 3H 2Ob.酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）正极：202 + 8e - + 8H + = 4H 20 负极：CH4 - 8e - + 2H 20 = 8H+ + C0 2总反应方程式 CH4 + 20 2 = C

11、O 2 + 2H 20（6）丙烷燃料电池（铂为两极、正极通入02和C02、负极通入丙烷、电解液有三 种）a. 电解质是熔融碳酸盐（K2C03或Na2C03）总反应方程式 C3H8 + 50 2 =3C0 2 +4H 20正极：50 2 + 20e - + 10C0 2 = 10C0 32-负极：C3H8 - 20e -+ 10C0 32- =3C0 2 + 4H 20b. 酸性电解质 （电解液H2S04溶液）总反应方程式 C3H8 + 50 2 = 3C0 2 + 4H 20正极：502 + 20e - + 26H + = 10H 20 负极：C3H8 - 20e - + 6H 20 = 3C

12、02 +20 H +c. 碱性电解质（铂为两极、电解液K0H溶液）正极：502+ 20e - + 10H 20 = 200H 负极：C3H8 - 20e -+ 26 0H = 3C0 32- + 17H 20总反应方程式 C3H8 + 50 2 +6K0H = 3K 2C03 + 7H 20（7）乙烷燃料电池 （铂为两极、电解液K0H溶液）正极：702+ 28e - + 14H 20 = 28OH 负极：2C2H6 - 28e -+ 36 0H = =4C0 32- + 24H 20总反应方程式 2C2H6 + 70 2 + 8K0H = 4K 2CO3 + 10H 20七、电解原理及规律1.

13、 电极的判断与电极上的反应。（1）阳极：与电源正极相连的电极，是发生 氧化反应；若惰性材料（石墨、Pt、Au ）作阳极，失电子的是溶液中的阴离子；若为活性金属电极（ Pt、 Au除外），失电子的是电极本身，表现为金属溶解。（2）阴极：是与电源负极相连的电极，电极本身不参与反应；溶液 中的阳离 子在阴极上得电子，发生还原反应。2. 电流或电子的流向：电解池中电子由电源负极流向阴极，被向阴极移动的某 种阳离子获得，而向阳极移动的某种阴离子或阳极本身在阳极上失电子，电 子流向电源正极。3. 离子的放电顺序：主要取决于离子本身的性质，也与溶液浓度、温度、电极 材料等有关。（1）阴极（得电子能力）：Ag

14、+>Fe 3+>Cu 2+>H+>Pb 2+>S n2+>Fe2+>Z n2+> （H+） AI3+>Mg 2+>Na+>Ca2+> K +，但应注意，电镀时通过控制条件 （如离子浓度等），Fe2+和Zn2+可先于H +放电。（2） 阳极（失电子能力）：若阳极材料为活性电极（Pt、Au除外），则电极 本身失去电子，而溶液中的阴离子不参与电极反应；若阳极材料为惰性电极，则有 S2 - >1 - >Br - >CI - >OH ->含氧酸根离子及F-等。4 .酸、碱、盐溶液电解规律（惰性电极）电根厦应将直宾例电解对靈电解處 缺度pH电解監瀋液水英阴：2H* 4- 2©' =- Hzf 阳；2QH' - 2HZQ +NaOH水增大增大水hlso4水水*不费水分解 电鮮电解喷电屆出的阴、闭离孑分曲肛两HCI氢化氢质型CuCl；.生碱 型PStS J电解區阴霸子的电NaCl电解戲和水主成新电聲前增夭胡扱:电琳儘阳鶴子敲电阴极：生酿CuSO电解蘭和生成新5.原电池、电解池、电镀池的判断(1