原电池和电解池.doc

原电池
【学习目标】
1、 了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池总反应式。
2、 了解常见化学电源的种类及其工作原理。
【基础自主梳理】
一、 原电池
【小题引路】
1、 下列反应不可用于设计原电池的是（ ）
A.NaOH+HCl=NaCl+H2O B.2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O
C.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ D.4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
【基础梳理】
1、 概念：把 转化为 的装置。
2、 工作原理（以铜－锌原电池为例）

电极名称
负极
正极
电极材料

电极反应

反应类型

电子流向

盐桥中（含KCl）离子流向

3、 原电池构成条件
（1） 两个 的电极（常见为金属或石墨。
（2） 将电极插入 中。
（3） 将两极间构成 。
提示：要构成原电池必须同时满足上述三个条件，而电本质的判断，还是看电极是否发生氧化还原反应而发生电子的转移。反应有直接的（金属与酸碱盐反应），也有间接的（中性环境的吸氧腐蚀）。
二、 常见的化学电源
【小题引路】
2、 氢氧燃料电池工作时的电解质可以是强酸溶液，也可以是强碱溶液，有关这两种条件下的氢氧燃料电池叙述正确的是（ ）
A.它们的负极反应式相同 B.它们的正极反应式相同
C.它们的总反应式相同 D.它们的电流总是从负极流向正极
【基础梳理】
1、 一次电池（碱性锌锰干电池）
（1） 负极材料 ，正极材料 ，电解质： 。
（2） 电极反应：
正极 。
负极 。
总反应 。
2 、二次电池（可充电电池）
铅蓄电池是常见的二次电池，负极材料是 ，
正极材料是 。
（1） 放电时的反应
①负极反应： 。
②正极反应： 。
③电池总反应： 。
（2） 充电时的反应
①阴（负）极反应： 。
②阳（正）极反应： 。
③电池总反应： 。
提示：可逆电池充电时的电极接法为：

3、 燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

酸性
碱性
负极反应式

正极反应式

电池总反应式

【要点深化】
1、 正负极的判断

2、 电极反应式的书写
（1） 一般电极反应式的书写：列物质标得失→看环境，配守恒→两式加，验总式。
（2） 复杂电极反应式的书写：复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式。
提示：（1）弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。
（2） 正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。
（3）燃料电池的正极（O2作氧化剂）反应式一般为：
①酸性条件：O2+4e—+H+＝2H2O ②碱性或中性条件：O2+4e—+2H2O＝4OH—
③高温无水固体电解质：O2+4e—＝2O2—
【小试身手】
1、 铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（ ）
A.正极反应为：Zn-2e—＝Zn2+
B.电池反应为：Zn++Cu2+=Zn2++Cu
C.在外电路中，电子多负极流向正极
D.盐桥中K+移向ZnSO4溶液
2、 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对燃料电池说法正确的是（ ）
A.在熔融电解质中，O2—由负极移向正极
B.电池的总反应是：2C4H10+13O2＝8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是负极，电极反应为：O2+4e—＝2O2—
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e—+13O2—＝4CO2+5H2O
3、 控制适当的条件，将反应：Fe3++AgFe2++Ag+设计成如图所示的原电池。下列判断正确的是（ ）
A.反应开始时，石墨棒作阳极，银棒作阴极
B.灵敏电流计的读数由小变大，再变小
C.反应达化学平衡时，电流计读数最大
D.反应达化学平衡时，在乙烧杯中滴入一定量 的NaCl溶液，电流计指针又偏转
4、 某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，下列说法中正确的是（ ）
A.放电时，负极上发生反应的物质是Fe
B.放电时正极反应是：NiO2+2e—+2H+=Ni(OH)2，
C.充电时，阴极反应是：Ni(OH)2－2e—+2OH—＝NiO2+2H2O
D.充电时，阳极附近pH增大
5、 固体氧化物燃料电池（SOFC）的工作原理如图所示，已知电池中电解质为熔融固体氧化物，O2—可以在其中自由移动。下列有关说法科学合理的是（ ）

A.电极b为电池负极，电极反应式为：O2+4e—=2O2—
B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过
C.若H2作为燃料气， 接触面上发生的反应为：H2+OH—－2e—＝H++H2O
D.若C2H4作为燃料气，接触面上发生的反应为：C2H4+6O2—－12e—＝2CO2+2H2O
电解池
【学习目标】
1、了解电解池的工作原理能写出电极反应和电池反应方程式。
2、了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
【基础自主梳理】
一、电解原理
【小题引路】
1、某同学按如图所示装置进行电解实验。下列说法正确的是（ ）
A.电解过程中，铜电极上有H2产生
B.电解初期，总反应方程式为Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑
C.长时间电解后，石墨电极的质量不会增加
D.整个电解过程中，H+浓度不断增大
【基础梳理】
1、 电解
（1）定义：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在 引起 的过程。
（2）特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生 变化。
2、电解池（也叫电解槽）：把 转变为 的装置。
3、电解池的组成和工作原理（用惰性电极电解CuSO4溶液为例）

电极名称
负极
正极
电极材料

电极反应

反应类型

电子流向

离子流向

提示：一般地，有外加直流电源的是电解池，没有外加直流电源的是原电池，判断时可“三看”：看电极→看溶液→看回路。
二、 电解原理的应用
【小题引路】
2、 利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（ ）
A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH—－4e—＝2H2O+O2↑
B.电解精炼铜时，Z溶液中的铜离子浓度不变
C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
【基础梳理】
1、电解饱和食盐水
（1）电极反应：阳极： ；
阴极： 。
（2）总反应方程式： 。
（3）应用：氯碱工业制 、 和氢气。
2、 电镀铜或电解精炼铜
（1）两极材料：待镀金属或精铜做 极，镀层金属或粗铜做 极。
（2）电极反应：阳极： ；
阴极： 。
3、 电解冶炼钠（电解熔融NaCl）
（1）电极反应：阳极： ；
阴极： 。
（2）总反应方程式： 。
提示：①粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，电解精炼铜时，较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液，比铜活泼性差的金属（Ag和Au）沉积在电解槽底部，形成阳极泥。阳极质量减少不等于阴极质量增加，电解液浓度下降。②用电解法冶炼活泼金属时，只能电解熔融盐（或氧化物）。
三、 金属的腐蚀与防腐
【小题引路】
3、 相同材质的铁在图中的四种情况下最不容易被腐蚀的是（ ）

【基础梳理】
1、 化学腐蚀与电化学腐蚀

化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被腐蚀
特点
无电流产生
有微弱电流产生
实质与联系
（1） 实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；
（2） 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快。
2、 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水膜性质
酸性
碱性或中性
负极反应
Fe－2e—＝Fe2+
正极反应

其他反应及产物

普遍性
吸氧腐蚀更普遍
3、 金属的防腐法
（1） 牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属作原电池的 极（如锌块），让被保护的金属作原电池的 极。
（2） 外加电源的阴极保护法——电解池原理
用被保护的钢铁设备作 极，惰性电极作 极，外接直流电源。
（3） 其他方法：改变金属内部结构，如把金属制成防腐的合金；加防护层如喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【要点深化】
1、电解池的电极判断：

2、 电解时电极产物的判断
（1） 阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极（金属活动性顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中阴离子不能失电子；如果是惰性电极（Pt、、Au、石墨），则要看溶液中离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序为：
S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
（2）阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反。Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+
3、电解池中电极反应式的书写

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