高三化学复习学案-原电池.docVIP

2010高考化学二轮专题精析精练――原电池原理和应用 一、原电池原理 1、对原电池原理的理解： 从理论上讲，我们可以把任何一个氧化还原反应都可设计成原电池。因为氧化还原反应的本质是电子的转移。我们想办法把氧化还原反应过程中的电子转移通过设计成特有的装置，使化学反应过程中的电子转移通过导体而导出，就可制成原电池，即原电池就是将化学能转变为电能的装置。 负极-------较活泼的金属---------------失去电子-------发生氧化反应。 正极-------较不活泼的金属-------------得到电子-------发生还原反应。 2、粒子流向：在外电路中，电子由负极流向正极；在电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。 3、组成原电池的条件。 有两种活性不同的金属（也可是非金属导体或可导电的金属氧化物等）。 电极材料均插入电解质溶液中。 两电极相连或直接接触而形成闭合电路。 二、十种常见的原电池 1、铅蓄电池 铅蓄电池可放电也可充电，是具有双重功能的多次电池。它一般是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色PbO2， 负极板是海绵状金属铅，两级均浸在一定浓度的硫酸中，且两级间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 铅蓄电池放电时的电极反应为： 负极--- Pb(s) +SO42-（aq）=== PbSO4(s) +2e- 正极---PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－ ===PbSO4＋2H2O； 当放电进行到硫酸溶液密度达1.18时应停止放电，而需将蓄电池进行充电： 阳极----- PbSO4＋2H2O==== PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－ 阴极----- PbSO4(s) +2e-===== Pb(s) +SO42-（aq） 充电时溶液密度增大，当增大至1.28时，应停止充电。 铅蓄电池的充放电总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4PbSO4＋2H2O， 2、普通锌锰电池（“干电池”） “干电池”是用锌制圆筒形外壳做负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充有ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂（吸收正极放出的H2，防止极化现象。） 电极反应为：负极------Zn=== Zn2+＋2e- 正极------2NH4+＋2e- ====2NH3+H2 H2＋2MnO2 ===== Mn2O3+H2O 正极产生的NH3又和 ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3 ====[ Zn（NH3）4]2＋ 淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。 电池总反应为：Zn+2MnO2+4NH4Cl ======[ Zn（NH3）4] Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3+H2O “干电池”的电压通常为1.5伏，不能充电再生。 3、钮扣式电池 常见的钮扣式电池为银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质为KOH浓溶液，两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。 电极反应为：负极--- Zn +2OH-==ZnO+H2O＋2e- 正极----- Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH- 电池总反应式为：Zn+Ag2O==ZnO+2Ag。?? 一粒?钮扣式电池的电压可达1.59伏，安装在电子表里可使用两年之久。 4、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质一般为40%的KOH溶液（也可用稀硫酸溶液）。 电极反应为：负极---2H2+4OH——4e=4H2O 正极：O2+2H2O+4e=4OH- 电池总反应式为：2H2+ O2 ====2H2O 5、天然气燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两级上分别通甲烷和氧气。 电极反应为：负极--- CH4+10OH－=CO+7H2O＋8e 正极------4H2O+2O2+8e－=8OH－ 电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH =====K2CO3＋3H2O 6、甲醇燃料电池 结构示意如右图，原理是甲醇在催化剂作用下提供质 子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一 极与氧气反应（b极）。 电极反应为：负极--- 2CH3OH+2H2O 2CO2+12H+＋12e- 正极----- 3O2+12e－ 6O2－ 电池总反应式为：2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O 7、铝－空气－海水电池 1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型