第二十七讲 原电池及其应用 1.了解原电池工作的基本原理，理解原电池的构成条件及电池设计 2.正确判断原电池的两极，正确书写电极反应及总反应。 3.了解常见的化学电源，能够认识和书写几种新型电池的电极及电极反应。。 4．利用原电池的知识判断金属活动性的强弱。 一、原电池及其工作原理 1．定义 原电池是把 能转化为 的装置，其反应本质是 。 2．工作原理 以锌铜原电池为例： 电极名称 负极 正极 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 由 沿导线流向 离子移向(内电路) 阴离子向 极移动，阳离子向 极移动；盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向 极，Cl－移向 极 装置区别 装置Ⅰ：还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗，装置效率很低。 装置Ⅱ：还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗 3.构成条件 电极 两极为导体，且存在活动性差异，一般活泼性 的金属作负极，活泼性 的金属或非金属导体作正极 溶液 两极插入 溶液中 回路 形成闭合回路或两极直接接触，形成闭合回路需三个条件： ① 溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入 溶液中。 本质 地发生 反应 构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。 4．盐桥原电池的组成和作用 (1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 (2)盐桥的作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 5．三个方向 电子移动方向 从 极流出沿导线流入 极 电流方向 从 极沿导线流向 极 离子迁移方向 电解质溶液中，阴离子向 极迁移，阳离子向 极迁移 二、化学电源 （一）化学电源的类型及其电极反应式 一次电池 碱性锌锰电池 正极材料： 正极反应式：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH +2OH－ 负极材料： 负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2 总反应方程式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 锌银电池 正极材料： ，正极反应式：Ag2O + H2O+ 2e－ =2Ag+ 2OH－ 负极材料： ，负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2 总反应方程式：Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag 二次电池 铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液) 放电 正极反应式：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e-?＝PbSO4↓＋2H2O 负极反应式：Pb＋SO42－－2e-?＝PbSO4↓ 充电 阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e-?＝PbO2＋4H+＋SO42－ 阴极反应式：PbSO4＋2e-?＝Pb＋SO42－ 总反应方程式 PbO2＋Pb＋2H2SO4?2PbSO4↓＋2H2O 放电时，电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。 燃料电池 酸性环境 正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O 负极反应式：2H2-4e-=4H+ 碱性环境 正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH- 负极反应式：2H2-4e-+4OH-=4H2O 固体电解质 （能传导O2－） 正极反应式：O2＋4e－===2O2－ 负极反应式：2H2-4e-+2O2－=4H2O 熔融碳酸盐 (熔融K2CO3) 正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32- 负极反应式：2H2-4e-+2 CO32-=4H2O＋2CO2 总反应方程式 2H2+O2=2H2O （二）电极反应式书写步骤及原则 1．书写步骤 首先明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的物质拆分的规则。 (1)先写出电极反应式的主要框架(待配平) ①酸性电解质 负极：还原剂－xe－―→氧化产物＋H＋ 正极：氧化剂＋xe－＋H＋―→还原产物 ②非酸性电解质(包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物) 负极：还原剂－xe－＋阴离子―→氧化产物 正极：氧化剂＋xe－―→阴离子＋还原产物 (2)依据化合价变化分别标出氧化剂与电子的比例、还原剂与电子的比例，也就是配平氧化剂、还原剂和电子的系数。 (3)根据电荷守恒配平离子，注意要把得电子看作负电荷，失电子看作正电荷处理。 (4)最后根据元素守恒配平其余物质。 2．书写原则 ( ... ...
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