高中化学原电池和电解池基础知识.pdfVIP

高 中 化 学 原 电 池 和 电 解 池 一 原电池； 原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，实 现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置； 从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失 去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极 上进行。 原电池的构成条件有三个： （1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他 导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。 （2 ）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3 ）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要 求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个 构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说 ， 化学电源必须是原电池，但 原电池不一定都能做化学电池。 形成前提：总反应为自发 的氧化还原反应 电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；b. 金属和非金属（非金属必须能导电）—锌锰干 电池，锌作负极， 石墨作正极；c.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极，二氧化 铅作正极；d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。 电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化 还原反应。 原电池正负极判断： 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电 子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。 溶液中，阳离 子移向正极，阴离子移向负极 电极反应方程式的书写 负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。 如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反 应。例：甲烷燃料电池中，电解液为 KOH，负极甲烷失 8 个电子 生成 CO2 和 H2O，但 CO2 不能与 OH-共存，要进一步反应生成 碳酸根。 正极：①当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离 子得电子。例：锌铜原电池中，电解液为 HCl，正极 H+得电子生 成 H2。②当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的 O 2 得电子。如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+==2H2O ；如果电解 液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O==4OH- 。 特殊情况:Mg-Al-NaOH，Al 作负极。负极：Al-3e-+4OH-== AlO2-+2H2O ；正极：2H2O+2e-==H2↑+2OH- Cu-Al-HNO3 ，Cu 作负极。 注意：Fe 作负极时，氧化产物是 Fe2+而不可能是 Fe3+；肼 （N2H4 ）和 NH3 的电池反应产物是 H2O 和 N2 无论是总反应，还是电极反应，都必须满足电子守恒、电荷 守恒、质量守恒。 pH 变化规律 电极周围：消耗 OH-(H+) ，则电极周围溶液的 pH 减小（增 大）；反应生成 OH-(H+) ，则电极周围溶液的 pH 增大（减小）。 溶液：若总反应的结果是消耗 OH-(H+) ，则溶液的 pH 减小 （增大）；若总反应的结果是生成OH-(H+) ，则溶液的 pH 增大 （减小）；若总反应消耗和生成OH-(H+) 的物质的量相等，则溶 液的 pH 由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则 pH 增大，溶液呈酸 性则 pH 减小，溶液呈中性则 pH 不变。 二 两类原电池 吸氧腐蚀 吸氧腐蚀 金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解 于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀，叫吸氧腐蚀． 例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其 电极反应如下： 负极（Fe）：2Fe - 4e = 2Fe2+ 正极（C ）：2H2O + O2 + 4e = 4OH- 析氢腐蚀 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫 做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁 表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后 就变成一种电解质溶液，使水里的 H+增多。是就构成无数个以铁 为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些 原电池里发生的氧化还原反应是：负极（铁）：铁被氧化