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專題8 原電池 化學(xué)電源,考點(diǎn)20 原電池原理 考點(diǎn)21 化學(xué)電源,考點(diǎn)20 原電池原理,600分考點(diǎn) 700分考法 考法1：原電池的判斷 考法2：原電池正負(fù)極的判斷 考法3：原電池電極反應(yīng)式的書寫 考法4：原電池原理的應(yīng)用,原電池原理 (1)原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 (2)原電池的形成條件 ①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 ②兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極(燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。 ③形成閉合回路，需滿足三個(gè)條件：第一，存在電解質(zhì)溶液；第二，兩電極直接或間接接觸；第三，兩電極插入電解質(zhì)溶液。,原電池原理 (3)工作原理 圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。 【說明】①圖乙鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。 ②鹽橋的作用：a.使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替兩溶液直接接觸；b.平衡電荷；c.提高電池效率。,原電池原理 (4)導(dǎo)電粒子流向(如圖) 電子流向(外電路)：負(fù)極→導(dǎo)線→正極(電流方向與電子流向相反)。 離子流向(內(nèi)電路)：陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。 【注意】無論在原電池中還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。,返回,考法1 原電池的判斷 1．分析有無外接直流電源，有外接直流電源的為電解池，無外接直流電源的才可能為原電池。 2．依據(jù)原電池的形成條件判斷。主要四看： (1)看電極：兩極為導(dǎo)體，且存在活動(dòng)性差異； (2)看溶液：兩極插入溶液中； (3)看回路：形成閉合回路或兩極直接接觸； (4)看本質(zhì)：看能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)，原電池反應(yīng)是總反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。,返回,考法2 原電池正、負(fù)極的判斷 【注意】①金屬的活動(dòng)性受所處的環(huán)境影響。如Mg、Al的活動(dòng)性：在中性或酸性溶液中活動(dòng)性Mg＞Al；而在堿性溶液中，Al與OH－反應(yīng)，Mg不反應(yīng)，所以，Mg與Al連線后放入NaOH溶液中，Al是負(fù)極，Mg是正極。②Fe、Cu相連，浸入稀HNO3中，F(xiàn)e作負(fù)極，浸在濃HNO3中Cu作負(fù)極(Fe鈍化)。,返回,考法3 原電池電極反應(yīng)式的書寫 1．用“三步法”書寫電極反應(yīng)式,考法3 原電池電極反應(yīng)式的書寫 2．總反應(yīng)式法書寫電極反應(yīng)式 (1)書寫步驟 ①步驟一：寫出電池總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne－)。 ②步驟二：①找出正、負(fù)極，失電子的電極為負(fù)極；②確定溶液的酸堿性。 ③步驟三：寫電極反應(yīng)式。 負(fù)極反應(yīng)：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物 正極反應(yīng)：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物 (2)書寫技巧 若電極反應(yīng)式較難時(shí)，可先寫出較易的電極反應(yīng)式，用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即得較難的電極反應(yīng)式。,返回,考法4 原電池原理的應(yīng)用 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)，反應(yīng)速率增大. 2．可用于比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 3．設(shè)計(jì)原電池 (1)根據(jù)一個(gè)氧化還原反應(yīng)的方程式，將其分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)根據(jù)原電池反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)，選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)原電池。 (3)電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)，因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極 [或電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì) (如溶液中溶解的氧氣)]發(fā)生反應(yīng)。 (4)電極材料的選擇：原電池的電極必須能導(dǎo)電。負(fù)極一般能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料。,考法4 原電池原理的應(yīng)用 4．用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。 例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。,返回,考點(diǎn)21 化學(xué)電源,600分考點(diǎn) 700分考法 考法5：燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 考法6：可充電電池的反應(yīng)規(guī)律,1．一次電池 (1)普通鋅錳干電池 鋅錳干電池是用鋅制圓筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂端蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2和炭黑。其電極反應(yīng)如下：,1．一次電池 (2)堿性鋅錳電池 堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)如下： (3)鋰電池 鋰電池是用金屬鋰作負(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(SOCl2)中組成。其電極反應(yīng)如下：,2．二次電池 (1)最常見的二次電池是鉛蓄電池，其正極覆蓋PbO2，負(fù)極覆蓋Pb，電解質(zhì)是H2SO4溶液。 (2)鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式 (3)鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)式,3．燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種：,返回,考法5 燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 燃料電池的總反應(yīng)往往相當(dāng)于燃料完全燃燒，但還要考慮燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)。燃料電池中都是燃料在負(fù)極失電子，O2在正極得電子。 1．書寫燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí)注意事項(xiàng) (1)若電解質(zhì)是酸性的，在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－。 (2)若電解質(zhì)是堿性的，在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H＋。,考法5 燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 2．常見兩種燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 (1)甲烷－氧氣燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 該電池將金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，在兩極上分別通入甲烷和氧氣。 (2)丁烷－氧化物燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 該電池中導(dǎo)電離子是氧化物中的O2－。,返回,考法6 可充電電池的反應(yīng)規(guī)律 1．可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，放電是原電池反應(yīng)，充電是電解池反應(yīng)。 2．放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)、放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)在形式上互逆。 原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)都必須遵循原子守恒、電荷守恒和得失電子守恒。 【注意】可充電電池充電時(shí)原負(fù)極必然要發(fā)生還原反應(yīng)(生成原來消耗的物質(zhì))，即作陰極，連接電源的負(fù)極；同理，原正極連接電源的正極，作陽(yáng)極。簡(jiǎn)記為：負(fù)連負(fù)，正連正。,返回,