高中化学原电池入门

电化学知识是以电解质溶液为载体，以氧化还原反应为核心，原电池的负极和

电解池的阳极是氧化极，原电池的正极和电解池的阴极是还原极。

第一类原电池，如铜锌原电池，其组成条件有三条：

(1)两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属

氧化物);

(2)电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应，一

般是置换反应；

(3)两电极插入电解质溶液中且用导线连接。这种原电池中，较活泼的金属

作负极，负极发生氧化反应，负极材料失去电子被氧化，形成阳高子进入溶液；较

不活泼的金属作正极，正极上发生还原反应，溶液中原有的阳离子在正极上得到电

子被还原，析出金属或氢气，正极材料不参与反应。电子总是从负极沿着导线流入

正极。

因此，原电池现象是“负极下，正极上，电子就在中间转”。其特点是金属电

极与电解质溶液之间存在自发的氧化还原反应。

例1.某原电池的总反应是Zn+Cu2+=Zn2-+Cu,该原电池的正确组成

是()

A.B.C.D.

正极ZnCuZnCu

负极CuZnCuZn

电解质溶液CuChCuCl2ZnCl2ZnCl2

解析：从总反应可知，Zn失去电子，且Zn比Cu活泼，Zn应为负极。这是正

规原电池，负极要能与电解质溶液发生置换反应，只能用CuCk,故应选B。

第二类原电池的构成条件是：

(1)两个活动性不同的电极；

(2)任何电解质溶液(酸、碱、盐皆可)；

(3)形成回路。

这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应，电解质溶液只起导电

作用。其正极反应一般是吸氧腐蚀的电极反应式：02+2H:!0+4e=40H，

电化学腐蚀依然是原电池原理，分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里，正

极上H.还原)和吸氧腐蚀(发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里，正极上是氧气被

还原：02+21120+4e=40ID»

例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能发生

的现象是()

A.碳棒上放出氯气B.碳棒近旁产生0厂

C.碳棒上放出氧气D.铁钉上放出氨气E.铁钉被氧化

解析：由于Fe不与食盐溶液反应，属第二类原电池，溶液为中性，故发生吸

氧腐蚀的反应。铁钉是负极，铁被氧化，Fe-2e=FeJ碳棒上：02+2H20+

4e=40H-,应选B、E。

例3.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏

起博器的能源。它依靠人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H'和Z产进行工作。

请写出两极反应的方程式。

正极，负极。

解析：Pt、Zn和人体体液应构成第二类原电池，Zn为负极，其电极反应为：Zn

—2e==Zn",Pt为正极，发生吸氧腐蚀的反应，02+2H20+4e=40FT,但由于

体液中有1「，产生的3厂将与反应生成水，正极反应即为上述两反应之和：

-

02+2H20+4e==40H

40IF+4ir==4H20

+

02+4H+4e==2H2O

综上所述：用导线连接或直接接触的任何两种活泼性不同的金属（其中一种可为

碳棒），只要其中一种是比Pt、Au活泼的金属，与任何电解质溶液接触均可构成原

电池。原电池中，较活泼的金属作为负极；有的电解质溶液未参加反应，只是增加

了溶液的导电性。

常见化学电源有以下几种，一次电池包括锌镭电池、碱性锌镒电池、锌银电池;

充电电池包括铅蓄电池、银镉电池；燃料电池包括氢氧燃料电池、甲烷电池。

一、一次电池

电解质NH4CL

反应原理

Zn+2MnO2+2NH4CI=Mn2O3+ZnCl2+2NH3t+H2O

负极（Zn）：Zn-2e=Zn2+

+

正极（MnO2和C）：2MnO2+2NH4+2e=Mn2O3+2NH3T+H2O

2.碱性锌镒电池，为了延长电池寿命，提高性能，将普通锌镒电池中电解质氯化

镂换为氢氧化钾，负极材料Zn,正极材料MnC>2,电解质KOH。

反应原理

Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

负极(Zn)：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2

正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e=2MnO(OH)+2OH-

3.锌银电池(纽扣电池)，电池体积下，比能量大、电压稳定，储存时间长。负

极材料Zn,正极材料Ag2。，电解质KOH。

反应原理

Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

负极(Zn)：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH

二、充电电池(二次电池)

二次电池在放电时是原电池，遵循原电池工作原理；在充电时是电解池，遵循电

解原理；给二次电池充电充电时，外加电源的负极连接电池的负极。

1、铅蓄电池，最常见的二次电池，负极板材料Pb,正极板材料PbO2,电解质

材料H2so4。

电池总反应：Pb+PbO2+2H2so4充电2Pbsc>4+2H2。

放电反应：

2

负极(Pb)：Pb-2e+SO4=PbSO4

+2

正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H+SO4=PbSO4+2H2O

铅蓄电池可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。但比能量低、

笨重、废弃电池污染环境等。其它二次电池：银镉电池、银氢电池、锂离子电池、聚

合物锂离子蓄电池等一系列新型蓄电池已逐渐占领二次电池的市场。

2、银镉电池，体积较小，寿命更长。负极材料Cd,正极材料Ni。(OH),电

解质KOH,

.放电,

电池总反应:“充电2Ni(OH)2+Cd(OH)2

Cd+2NiO(OH)+2H2O

放电反应：

负极(Cd):Cd+2OH-»Cd(OH)2+2e

正极(NiO(OH))：2NiO(OH)+2e+2H20T2Ni(OH)2+2OH-

总反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2

综上所述：分析一般化学电池工作原理的关键在于总反应和负极反应。

三、燃料电池

燃料电池是以还原剂(氢气、烧类、甲醇等)为负极反应物，以氧化剂(氧气、

空气)为正极反应物，将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。

1.氢氧燃料电池，负极氢气为还原剂，正极氧气为氧化剂，伯做电极。

反应原理：2H2+O2=2H2。

①以酸性(或中性)溶液为电解液构成的氢氧燃料电池：

+

负极(Pt)：2H2-4e=4H；

正极(Pt)：O2+