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第九讲 化学能与电能 一、原电池原理及应用 原电池是一种由化学能转变成电能的装置。 其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子转移而产生电流，反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路高考资源网 1．原电池的判定 先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定。 主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同； 二看溶液，两极插入电解质溶液中； 三看回路：形成闭合回路或两极接触。 2．原电池正极和负极的确定 （1）由两极的相对活泼性确定： 在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。 由电极现象确定： 通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。 3．原电池原理的应用 （1）利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。 （2）原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。 [重点提醒] 由电极装置书写电极反应： 找出发生氧化反应和还原反应的物质（或离子） 确定正负或阴阳极反应的物质（或放电的离子） 利用电荷守恒分别写出电极反应式。 （2）差值法书写电极反应式：正负（或阴阳）极反应式之和为电池反应的方程式。 一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。 书写时，无论是总反应式还是电极反应式都既要满足电子转移守恒、电荷守恒，又要满足质量守恒。 书写时注意介质通常是定向移动到该电极附近的导电离子如H+、OH-、H2O等等，若氧化(或还原)产物能与之发生复分解反应，则其一般书写在电极方程式中高考 资源网 常见电极反应式 氢、氧燃烧电池 （电池的产物负极为H2O，正极则有大量的氢氧根生成）： 负极: 正极: （b）甲烷燃烧电池（电池负极甲烷燃烧失去电子，在碱性条件下生成的CO2与OH-反应生成CO32-和H2O, 而正极是 O2得到电子而成为OH-。） 负极： 正极： （c）爱迪生蓄电池： 负极： 正极： （d）纽扣电池： 负极： 正极： （e）铅蓄电池 负极： 正极： 将化学能转变为电能几种基本形式 （1）化学能→热能→机械能→电能．包括从大型火力发电站到小油机等各种“火力”发电装置． （2）化学能→热能→电能．包括从热电堆到热离子发电装置等各种“热电转换设备”． （3）化学能→电能．即所谓“化学电源”，它是一种把化学能直接转变为低压直流电能的装置，简称电池． 二、金属腐蚀与保护 1．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 正极反应 O2 + 4e- + 2H2O == 4 2H+ + 2e-==H2↑ 负极反应 Fe －2e-==Fe2+ Fe －2e-==Fe2+ 总反应方程式 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 腐蚀作用 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 发生在某些局部区域内 金属的防护方法： ①改变金属的内部组织结构。 合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。 ②在金属表面覆盖保护层。 常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。 ③电化学保护法：外加电源的阴极保护法 接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。 巩固练习： 1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是( )。 A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰 2．实验室中制取氢气，最好的方法是( )。 A．纯锌与稀硫酸反应 B．纯锌与浓硫酸反应 C．纯锌与稀盐酸反应 D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应 3．某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，该金属可能为 A．铝 B．铜 C．锡 D．硅 4．将锌片和铜片用导线连接于同一稀硫酸