还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
原电池的工作原理.将化学能转变为电能的装置叫做原电池,它的原理是将氧化还原反应中还原剂失去的电1子经过导线传给氧化剂,使氧化还原反应分别在两极上进行.原电池的形成条件如下图所示2活泼性不同的电极材料电解质溶液12构成闭合电路用导线连接或者直接接触自发进行的氧化还原反应34特殊提醒构成原电池的四个条件是相互联系的,电极不一定参加反应,电极材料不一定都是金属,但应为导体,.电解质溶液应合理的选取电谑正极一G极火匕沿畀线传递.有电潦产牛.判断原电池正负极常用的方法负极普通为较活泼金属,发生氧化反应;是电子流出的一极,3电流流入的一极;或者阴离子定向物够极;往往表现溶解正极普通为较不活泼金属,能导电的非金属;发生还原反应;电子流入一极,电流流出一极;电港或者阳离子定向移向极;往往表现为有气泡冒出或者固体析出.原电池电极反应式书写技巧4根据给出的化学方程式或者题意,确定原电池的正、负极,弄清正、负极上发生反应的1具体物质弱电解质、气体、难溶物均用化学式表示,其余以离子符号表示,写电极反应式时,2要遵循质量守恒、元素守恒定律及正负极得失电子数相等的规律,普通用〃二〃而不用////注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响,正、负极产物可根据题意或者化学方程3式加以确定正负电极反应式相加得到原电池的总反应式,通常用总反应式减去较易写的电极反应式,从4而得到较难写的电极反应式.原电池原理的应用5设计原电池这是近几年高考的命题热点1加快了化学反应速:形成原电池后,氧化还原反应分别在两极进行,使反应速率增2大,例如实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气;在锌与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液,能使产生H的速率加快2进行金属活动性强弱的比较3电化学保护法即金属作为原电池的正极而受到保护,如在铁器表面镀锌4
六、化学电源.各类电池6干电池属于一次电池1
①结构锌筒、填满的石墨、溶有的糊状物MnC^NH4cl
②电极反应负极正极「Zn-2e-=Zn2NH+2e-=2NH+H,2+14j铅蓄电池属于二次电池、可充电电池2
①结构铅板、填满的铅板、稀绡PbO H2s2PbSO,+2H O42
②放电■负极二正极二A.Pb-2e-+SO2-PbSO PbO+2e-+4H++SO2-4424充电反应阴极阳极B.PbSO4-2e-=Pb+SO2-PbSO-2e-+2H O=PbO44422+4H++SO2-4钺二放二电二2Pb+PbO.+2H S02PbSO+2H O2z充电/1442()锂电池3
①结构锂、石墨、固态碘作电解质
②电极反应负极正极-总式2Li-2e-=2Li+I+2e-=212Li+122=2LiI()铝、空气燃料电池以铝一空气一海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功这种灯以4取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流电极反应铝是负极;石墨是正极4AI-12e-==4A3O+6H O+12e-==12OH-22燃料电池正极反应式的书写
2.因为燃料电池,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,现将与电解质有关的五种情况归纳如下⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)正极反应式为5+4H++4e-=2H O2O⑵电解质为中性或者碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或者氢氧化钠溶液)正极反应式为匕2+20+46-=4OH-o⑶电解质为熔融的碳酸盐(如和熔融盐混和物)LiCO Na CO323在熔融的碳酸盐环境中,正极反应式为C)2+2CO2+4e-=2CO2-3O⑷电解质为固体电解质(如固体氧化错一氧化铝)该固体电解质在高温下可允许02一离子在此间通过,故其正极反应式应为02+4e-=2O-综上所2O述,在书写正极反应式时,要特殊注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性常见燃料电池电极反应式的书写
3.()氢氧燃料电池1氢氧燃料电池普通是以惰性金属钳(Pt)或者石墨做电极材料,负极通入H,正极通入0,总反22应为电极反应特殊要注意电解质,有下列三种情况2H2+0===2H O22负极H2-2e.+20H-===2H2O正极2+H2°+4e-===0H-电解质是溶液(碱性电解质)a.KOH电解质是溶液(酸性电解质)b.H2SO4负极:H-2e-二二二2H+正极2+4H++4e-===2H2O2电解质是溶液(中性电解质)c.NaCI负极(氧化反应)正极H2-2e-===2H+2+H2°+*-===40H—说明、碱性溶液反应物、生成物中均无、.水溶液中不能浮现1H+22-、中性溶液反应物中无和、酸性溶液反应物、生成物中均无()甲醇燃料电池3H+0H—40H-2碱性电解质(粕为两极、电解液溶液)a.KOH正极30+12e-+6H0===120H-22负极二二二2CH.OH-12e-+160H-2coe+12H0总反应方程式2CH3OH+3O2+4K0H===2K2cO3+6H2O酸性电解质作白为两极、电解液彳溶液)b.H2so正极(注乙醇燃料电池与甲醇30+12e-+12H+==6H202负极也燃料电池原理基本相同)2cH30H-12e-+20==12$+2CO2总反应式2CH OH+30===2CO+4H O3222()燃料电池(总反应方程式均为382C0+2=2co2)熔融盐(铀为两极、和的熔融盐作电解质,为负极燃气,空气与a.Li CONaCO COC2323的混合气为正极助燃气)02正极负极2+4e-+2CO2=2CO2-2cO+2CO32--4e-==4C3O2酸性电解质(粕为两极、电解液彳溶液)b,H2so正极负极=二2+4e-+4H+==2H22CO—4e-+2H2O2C02+4H+()脱燃料电池(粕为两极、电解液溶液)4KOH正极二=负极2+2H2+4e-40H-N2H4+40H--4e-==N+4H O22总反应方程式彳+N2H2===N2+2H2O甲烷燃料电池
5.碱性电解质(粕为两极、电解液溶液)a KOH正极负极22+2H2+8e-==8OH-CH4+IOOH--8e-==CO2-+7H2O3总反应方程式吃CH2K0H+2O===K CO+304+223酸性电解质粕为两极、电解液溶液b.H2sO4正极二=负极=二22+8e-+8H+4H2CH4--8e-+2H2O8H++9总反应方程式CH4+22===C02+2H2O()丙烷燃料电池(粕为两极、正极通入和、负极通入丙烷、电解液有三种)6Cl2CO电解质是熔融碳酸盐(或者)总反应方程式二二二a.K2cO3Na2co§C3H+5023c024H02正极:负极
50.+20e-+10CO.==10CO.2-:J h-20e-+IOCO.2-==3C2z53030+4H O22酸性电解质(电解液溶液)总反应方程式b.H2s4C3H8+50===3CO+4H222o正极二=负极::
50.+20e-+26H+10H OC H-20e.+6H.0==3C920+20H+2碱性电解质(粕为两极、电解液溶液)c.KOH正极负极:J氏--二二:
50.+20e-+10H O==20OH-20e-+26OH-3C0,92-+17H2O总反应方程式C H+50+6K0H===3K CO+7H0□o zz□Z()乙烷燃料电池(粕为两极、电解液溶液)7KOH正极负极:二二70+28e-+14H0==28OH-2C4-28e-+360H—4C Zz ZO9O2-+24H23总反应方程式2G1+702+8K0H===40co3+10H2O
七、电解原理及规律电极的判断与电极上的反应
1.()阳极与电源正极相连的电极,是发生氧化反应;若惰性材料(石墨、、)作阳极,失电1Pt Au子的是溶液中的阴离子;若为活性金属电极(、除外),失电子的是电极本身,表现为金属Pt Au溶解()阴极是与电源负极相连的电极,电极本身不参预反应;溶液中的阳离子在阴极上得2发生还原反应.电流或者电子的流向电解池中电子由电源负极流向阴极,被向阴极挪移的某种阳离子获
2.得,而向阳极挪移的某种阳离子或者阳极本身在阳极上失电子,电子流向电源正极离子的放电顺序主要取决于离子本身的性质,也与溶液浓度、温度、电极材料等有关
3.阴极得电子能力1Ag FeCu HPb SnFe ZnH+3+2++2+2+2+2++但应注意,电镀时通过控制条件如离子浓度等,和可AI3+Mg NaCa.K+,Fe Zn2+2++2+2+先于放电H+耶日极失电子能力若阳极材料为活性电极、除外,则电极本身失去电子,而溶液中的阴2Pt Au离子不参预电极反应;若阳极材料为惰性电极,则有S2-1-Br-CI-含氧酸根离子及等OH-F_.酸、碱、盐溶液电解规律惰性电极4电解质浓电解质苒液类型电极皮皮特点其例电髀Nit pH度复原水增大电大水NaOH阴;2H♦+2e---Hjt%*水减小水H1SO4水81阳20H-4e—2H0♦021tNd[SO.水耿不受水分加电电触质■小耿HCI解电解质电离出的阴、阳离子分别在两极/陨*剧电电解用减小筑化啊CuCkfiJHz生阴极;H2垓生*阳极电解腰用惠子脓电修明和叟成就NaCIM£电水用机电解质阳惠子微电即投Hz故电X量和生成K减小氟化CuSO4生酸水电”.原电池、电解池、电镀池的判断5若无外接电源,可能是原电池,然后根据原电池的形成条件判断1若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或者电镀池,当阳极金属与电解质溶液2中的金属离子相同,则为电镀池若无明显外接电源的串联电路,则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池3可充电电池的判断放电时相当于原电池,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;充电时相当于4电解池,放电时的正极变为电解池的阳极,与外电源正极相连,负极变为阴极,与外电源负极相连。