原电池原理及其应用73452.doc

原电池原理及其应用 主讲人：黄冈中学教师 闿喜平一周强化 一、一周知识概述 (iUttWUKWTSAMHl ??MCestW*AEK 二、重难点知识精析 （一） 、原电池的化学原理 1、 原电池的本质是将化学能转化为电能 原电池的止、负极变化的规律为： 负极——电子流出的一极，通常是活泼性较强的金属，电极被氧化，电极上发生氧 化反应。如：Zn—2e= Zn2+ 正极——电子流入的一极，通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电极上发生还 原反应。女U： 2H+2e-=H2T 原电池中电子从负极流出，流入止极，与电流方向相反。 2、 形成原电池的条件 两种不同的金属（或一种为能导电的非金属）以导线相连（或直接接触），插入 电解质溶液里，形成闭合回路。 （二） 、原电池屮的反应 书写原电池有关反应式时，要遵循原子守恒和电荷守恒原理，弱电解质写成化学式, 在正极上的电级反应应按阳离了放电顺序（氧化性强的阳离子先还原）写出反应式，现 以Cu —Zn原电池（右图）为例说明原电池屮的反应。 1、 电极反应 分别在负极和正极进行的氧化和还原反应叫做电极反应。 负极（―）Zn , Zn —2e = Zn2+ （氧化反应） 止极（+）Cu , 2H++2e-=H2f （还原反应） 2、 电池反应 电极反应的总反应叫做总电池反应式或电池反应式，书写时，将两个电级反应式相 加，消去电子，即得原电池的电池反应式。 电池反应式：Zn+2H =Zn2+ + H2T 如果把电池中的稀H2SO4换为醋酸溶液，电池反应式为： Zn+2CH3COOH = （CH3COO）2Zn+H2 f （三）、原电池的基本类型 1、负极参与反应的原电池 这是最基本最早的原电池，例Cu —Zn原电池（伏打电池）。 锌猛电池（干电池）：锌皮是负极，屮间碳棒是止极，石墨周围填充ZnCl2 NH￡1 和淀粉糊作电解液，填有MnO2吸收止极放出的H2 ,电池反应式： 负极（Zn） Zn-2e=Zn2+ 正极(C) 2NH4++e~= 2NH3T + H2T H2 + MnO2=Mn2O3+H2O 正极产生的NH3被ZnCb吸收：Zn”+4NHs = [Zn（NHJ』2+ 电池反应式： 2Zn+4NH4C1 + 2MnO2=[Zn（NH3）4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3 + H20 2、两极都参加反应的原电池 可充电池都是两极都参加反应的原电池。这是一种发展较快较多的原电池，例铅蓄 电池、锂电池、银锌电池（钮扌II电池）、爱辿生蓄电池，它们的负极是较活的金属，正 极是金属氧化物，放电时，负极被氧化，止极材料的金属氧化物被还原，充电时的电极 反应与放电时相反。 【例】铅蓄电池，负极是Pb,止极板上有一层棕褐色PbO2,电池液是30%左右的H2SO4 溶液。 铅蓄电池放电（工作）时的电极反应: 负极（Pb） : Pb+SO42--2e-=PbSO4 IE极（PbOJ : PbO2+4H-+2e~ + SO?- = PbSO4+2H2O 电池反应式: 电池反应式: 3、两个电极都不参加反应的原电池 用惰性材料（如，Au、Pt和石墨等）作电极（称为惰性电极）。电极本身不发 生任何反应，而是引入两极上的适当物质发生氧化还原反应，如燃料电池，它是一种新 兴的高能电池。应用丁航天事业，它发展迅速、种类较多，负极通入可燃烧气体，如出、 CH4。它们燃烧时被氧化，正极通入氧化剂，如02或空气，它们被还原，常用KOH 或熔融K2CO3作电池液。 【例】由H2和02构成的燃料电池，用KOH做电池液。 负极：H2 + 2OH--2e=2H2O 正极: 电池反应:Hj+loa-Hp 电池反应: Hj+loa-Hp （四）、金属的腐蚀 金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的 过程。 1、 实质 金属原子（M）失去电子而被氧化的过程，即M-ne-=Mn+o 2、 类型 有电化腐蚀和化学腐蚀两种。 （1） 电化腐蚀：不纯的金属（或合金）接触到电解质溶液发生原电池反应，相对较 活泼的金属原子失去电子而被氧化所引起的腐蚀。 （2） 化学腐蚀：金属跟接触到的物质（一般为非电解质）直接发生氧化还原反应而 引起的一种腐蚀。 化学腐蚀 电化腐蚀 条件 金属与电解质等頁接接 触 不纯金属或合金与电解质溶液 接触 现象 无电流产生 有微弱电流发生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 相互 关系 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更普 遍，危害严重 3、电化腐蚀的类型 通常冇析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种悄况。这两种腐蚀的差异主耍体现在止极反应上。 钢饮的析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较见下表 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈屮性 正极反应 2H++2Z = Hr O2+