第18讲原电池化学电源一、原电池工作原理及应用1.概念把①化学能转化为②电能的装置。2.构成条件(1)有两个③活泼性不同的电极;(2)将电极插入④电解质溶液中并形成⑤闭合回路。(3)能自发进行的⑥氧化还原反应。  名师点睛在原电池内电路中,阳离子移向正极,阴离子移向负极(包括盐桥中的阴、阳离子)。这是因为负极发生的是失电子的反应,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极发生的是得电子的反应,致使该极附近有大量负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。可以简记为“正正负负”,即带正电荷的移向正极,带负电荷的移向负极。4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱原电池中,一般活动性相对较强的金属作负极,而活动性相对较弱的金属(或导电的非金属)作正极。(2)加快化学反应速率由于形成了原电池,导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量 CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应速率。(3)用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可将其与一块锌块相连,使 锌作原电池的负极。(4)设计制作原电池设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件:a.必须是能自发进行的氧化还原反应。b.根据氧化还原反应找出正、负极材料(一般,负极就是失电子的物质,正极用比负极活动性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液。c.形成闭合回路。 名师点睛(1)电极材料的选择在原电池中,一般选择活动性相对较强的金属作负极;活动性相对较弱的金属或导电的非金属作正极。(2)电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极材料发生反应(如溶于溶液中的氧气)。如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶液应含有相应电极材料的阳离子。如在Cu-Zn原电池中,负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。自测1判断正误,正确的划“√”,错误的划“✕”。(1)在原电池中,发生氧化反应的一极是负极 ()(2)在原电池中,正极材料一定不参与电极反应,负极材料一定会发生氧化反应 ()(3)其他条件均相同,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长 ()(4)在铜锌原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生 ()(5)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极 ()(6)铜锌原电池工作时,外电路电子由负极流向正极 ()(7)在原电池中,电子流出的一极是负极,被还原 ()自测2请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应式:负极,正极,并画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路电子流向。答案Cu-2e- Cu2+2Fe3++2e- 2Fe2+ 2.铅蓄电池一种二次电池,其负极是④铅(或Pb),正极是⑤二氧化铅(或PbO2),电解质溶液是H2SO4溶液,它的电池反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。3.碱性氢氧燃料电池的电极反应负极反应式:⑥2H2+4OH--4e- 4H2O;正极反应式:⑦O2+2H2O+4e- 4OH-;电池反应式:⑧2H2+O2 2H2O。自测3充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接?自测4(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将减小,溶液的pH减小。(填“减小”“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将减小,溶液的pH增大。(填“减小”“增大”或“不变”)考点突破1.原电池正、负极的判断 注意原电池的正、负极不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若以NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极。2.电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写 (2)复杂电极反应式的书写总体思路:复杂电极反应式=总反应式-较简单一极电极反应式(3)燃料电池电极反应式的书写Ⅰ.正极反应式的书写正极通入的气体一般是氧气,根据电解质的不同,分以下几种情况:①在酸性溶液中生成水:O2+4H++4e- 2H2O;②在碱性溶液中生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e- 4OH-;③在固体电解质(高温下能传导O2-)中生成O2-:O2+4e- 2O2-;④在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)中生成碳酸根离子:O2+2CO2+4e- 2C。Ⅱ.负极反应式的书写负极通入的是燃料,发生氧化反应,负极生成的离子一