高中化学选修4原电池和电解池讲义和习题(附含答案解析)

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讲义编号

学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：化学学科教师：

授课课题电化学基础-原电池、电解池授课时间及时段年月日星期时段：—

教学目标1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件

2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写

3.认识化学能与电能的相互转化

教学内容与过程

1．原电池和电解池的比较：

装置原电池电解池

实例

原理使氧化还原反应中电子作定向移

动，从而形成电流。这种把化学能

转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳

两极引起氧化还原反应的过程叫

做电解。这种把电能转变为化学能

的装置叫做电解池。

形成条件①电极：两种不同的导体相连；

②电解质溶液：能与电极反应。

③能自发的发生氧化还原反应

④形成闭合回路

①电源；

②电极（惰性或非惰性）；

③电解质（水溶液或熔化态）。

反应

类型

自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应

电极名称

由电极本身性质决定：

正极：材料性质较不活泼的电极；

负极：材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：

阳极：连电源的正极；

阴极：连电源的负极；

电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）

正极：2H++2e-=H2↑（还原反应）

阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应）

电子

流向负极→正极

电源负极→阴极；

阳极→电源正极

电流

方向正极→负极

电源正极→阳极；

阴极→电源负极

能量

转化

化学能→电能电能→化学能

应用

①抗金属的电化腐蚀；

②实用电池。①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。

2.原电池正负极的判断：

⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。

⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。

⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；还原反应→正极。

⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→正极。

⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；阳离子→移向正极。

3.电极反应式的书写：

负极：⑴负极材料本身被氧化：

①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-ne-=M n+如：Zn-2e-=Zn2+

②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：

如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4

⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，

如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为KOH：负极：CH4+10OH--8 e-=C032-+7H2O

正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，H2SO4电解质，如2H++2e-=H2 CuSO4电解质： Cu2++2e-= Cu

⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2发生还原反应

①当电解液为中性或者碱性时，H2O参加反应，且产物必为OH-,

如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e-=4OH-

②当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H2O O2+4H++4e-=2H2O

4．化学电源新型电池

一、一次电池

1、定义：一次电池的活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了．一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池．常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等．

2、常见的一次电池：

（1）普通锌锰干电池

锌锰干电池是最常见的化学电源，分酸性碱性两种．干电池的外壳（锌）是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物（制成糊状物）．为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好．干电池在使用时的电极反应为：

负极：Zn﹣2e﹣=Zn2+

正极：2NH4++2e﹣+2MnO2=2NH3↑ +Mn2O3+H2O

总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+Zn2++H2O

（2）碱性锌锰干电池

负极：Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn（OH）2

正极：2MnO2+2H2O+2e﹣=2MnOOH+2OH﹣

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2

（3）锌银电池

电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称．它们的电极材料是Ag2O和Zn，所以叫锌银电池．电极反应和电池反应是：

负极：Zn+2OH﹣﹣2e﹣=Zn（OH）2

正极：Ag2O+H2O+2e﹣=2Ag+2OH﹣

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag

利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点．这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面．

（4）锂﹣二氧化锰非水电解质电池

以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，锂-二氧化锰电池负极是金属锂，正极活性物质是二氧化锰。电解质是无机盐高氯酸锂（LiClO4），溶于碳酸丙烯酯（PC）和1、2-二甲氧基乙烷（DME）的混合有机溶剂中，电极反应为：

负极反应：Li﹣e﹣=Li+

正极反应：MnO2 + Li+ +e﹣= LiMnO2

总反应：Li+ MnO2 = LiMnO2

该种电池的电动势为2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90%，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等．

（5）铝﹣空气﹣海水电池