化学选修四第四章 原电池知识点

第一节原电池
一、工作原理
1．概念和反应本质
原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2．构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。

3、电子流向：
外电路：负极——导线——正极
内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。

4、正、负极的判断
（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。

（2）从电子的流动方向负极流入正极
（3）从电流方向正极流入负极
（4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极（5）根据实验现象溶解的一极为负极增重或有气泡一极为正极
5、常见电极：
○1活泼性不同的金属：如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；
○2金属和非金属（非金属必须能导电）：如锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极；○3金属与化合物如：铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极；
○4惰性电极如：氢氧燃料电池，电极均为铂。

二、电极反应和电池反应方程式
1、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。

）
2、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O2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-。

3、注意：
○1特殊情况:
Mg-Al-NaOH电池负极：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O；
正极：2H2O+2e-==H2↑2OH-
Cu-Al-HNO3电池 Cu作负极
○2 Fe作负极时，氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+；
○3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。

4、pH变化规律
○1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）。

切记，电极周围只要消耗OH-，PH就减小，不会受“原电池中OH-（阴离子）向负移动”的影响。

○2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。

5、电极反应式的书写
（1）若知道电池总反应，根据总反应是两电极反之和，若能写出某一极反应或已知某一极反应，由总反应减一极反应可得另一极反应。

（2）若电极反应产物是难溶性碱或盐时负极上一般有阴离子参加反应，若为可逆电池，则正极上有同样的阴离子生成，电解液的浓度基本不变。

阳离子一般参与正极反应。

参加电极非氧化还原反应的阴、阳离子可依据电解液类型或反应产物确定。

（3）同时书写同一电池两极反应时，应注意两极电子得失数目相等。

（4）电极半反一般为离子反应，书写极半反应和书写离子方程式有相似的地方，
应考虑反应产物与电解液中的离子能否共存。

若不能共存，则按实际产物书写。

（5）电池半反应中，存在质量守恒和电荷守恒，书写时应据此配平半反应。

（6）一般电解液中有水，电极反应是在水溶液中进行，配平半反应时，根据需要，水可作反应物也可作产物。

三、原电池原理的应用
1．比较金属活泼性强弱：
两种金属分别作原电池的两极时一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

2．加快氧化还原反应的速率：
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。

例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

3．设计制作化学电源：
(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。

(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。

(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。

4、用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护，这种方法叫做牺牲阳极的阴极保护法。

例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

【素材积累】
1、不求与人相比，但求超越自己，要哭旧哭出激动的泪水，要笑旧笑出成长的性格。

倘若你想达成目标，便得摘心中描绘出目标达成后的景象；那么，梦想必会成真。

求人不如求己；贫穷志不移；吃得苦中苦；方为人上人；失意不灰心；得意莫忘形。

桂冠上的飘带，不是用天才纤维捻制而成的，而是用痛苦，磨难的丝缕纺织出来的。

你的脸是为了呈现上帝赐给人类最贵重的礼物——微笑，一定要成为你工作醉大的资产。

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