高中化学之原电池知识点

高中化学之原电池知识点

电化学知识是以电解质溶液为载体，以氧化还原反应为核心，

原电池的负极和电解池的阳极是氧化极，原电池的正极和电解池

的阴极是还原极。

第一类原电池，如铜锌原电池，其组成条件有三条：

（1）两个活泼性不同的电极（金属与金属、金属与石墨碳棒、

金属与难溶金属氧化物）；

（2）电解质溶液，至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化

还原反应，一般是置换反应；

（3）两电极插入电解质溶液中且用导线连接。这种原电池中，

较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应，负极材料失去电子被

氧化，形成阳离子进入溶液；较不活泼的金属作正极，正极上发

生还原反应，溶液中原有的阳离子在正极上得到电子被还原，析

出金属或氢气，正极材料不参与反应。电子总是从负极沿着导线

流入正极。

因此，原电池现象是“负极下，正极上，电子就在中间转”。

其特点是金属电极与电解质溶液之间存在自发的氧化还原反应。

例1．某原电池的总反应是Zn＋Cu＝Zn＋Cu，该原电池的正

2+2+

确组成是（ ）

A. B. C. 关于想的词语 D.

正极 Zn Cu Zn Cu

负极 Cu Zn Cu Zn

电解质溶液CuCl CuCl ZnCl ZnCl

2222

解析：从总反应可知，Zn失去电子，且Zn比Cu活泼，Zn应为

负极。这是正规原电池，负极要能与电解质溶液发生置换反应，

只能用CuCl，故应选B。

2

第二类原电池的构成条件是：

（1）两个活动性不同的电极；

（2）任何电解质溶液（ 酸、碱、盐皆小朋友脑筋急转弯 可）；

（3）形成回路。

这类原电池的特点是电极与电喝豆浆好处 解质溶液不发生置换反应，电

解质溶液肝硬化吐血 只起导电作用。其正极反应一般是吸氧腐蚀的电极反应

式：O＋2HO＋4e＝4OH。

22

电化学腐蚀冬奥奖牌榜 依然是原电池原理，分为析氢腐蚀（发生在酸性

较强的溶液里，正极上H还原）和吸氧腐蚀 （发生在中性、碱

+

性或极弱酸性溶液里，正极上是氧气被还原：O＋2HO＋4e＝

22

4OH）。

例2.把铁钉和碳棒用铜线联接后，浸入0.01 mol／L的食盐溶液

中，可能发生的现象是（ ）

A. 碳棒上放出氯气 B. 碳棒近旁产生OH

C. 碳棒上放出氧气 D. 铁钉上放出氢气

E. 铁钉被氧化

解析：由于Fe不与食盐溶液反应，属第二类原电池，溶液为中

性，故发生吸氧腐蚀的反应。铁钉是负极，铁被氧化，Fe－2e ＝

Fe；碳棒上：O＋2HO＋4e ＝ 4OH。应选B、E。

2+

22

例3．有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心

脏病人的心脏起博器的能源。它依靠人体内体液中含有一定浓度

的溶解氧、H和Zn进行工作。请写出两极反应的方程式。

+2+

－

－

－

－

正极 ，负极 病入膏盲 。

解析：Pt、Zn和人体体液应构成第二类原电池，Zn为负极，其

电极反应为：Zn－2e == Zn，Pt为正极，发生吸氧腐蚀的反应，

2+

O＋2HO＋4e ＝ 4OH，但由于体液中有H，产生的OH将与

22

+

H反应生成水，正极反应即为上述两反应之和：

+

O＋2HO＋4e == 4OH

22

4OH＋4H == 4HO

+

2

O＋4H＋4e == 2HO

22

+

综上所述：用导线连接或直英国圣诞节 接接触的任何两种活泼性不同的

金属（其中一种可为碳棒），只要其中一种是比Pt、Au活泼的金

属，与任何电解质溶液接触均可构成原电池。原电池中，较活泼

的金属作为负极；有的电解质溶液未参加反应，只是增加了溶液

的导电性。

常见化学电源有以下几种，一次电池包括锌锰电池、碱性锌

锰电池、锌银电池；充电电池包括铅蓄电池、镍镉电池；燃料电

池包括氢氧燃料电池、甲烷电池。

一、一次电池

1.普通干电池，最常见的电池。负极材料Zn，正极材料MnO，

2

电解质NHCl。

4

－

－

－－

反应原理

Zn+2MnO+2NH4Cl=MnO+ZnCl+2NH↑+HO

223232

负极（Zn）：Zn-2e-=Zn

2+

正极（MnO和C）：2MnO+2NH4++2e-=MnO+2NH↑+HO

222332

2.碱性锌锰电池，为了延长电池寿命，提高性能，将普通锌锰电

池中电解质氯化铵换为氢氧化钾，负极材料Zn，正极材料MnO，

2

电解质KOH。

反应原理

Zn+2MnO+2HO=2MnO（OH）+Zn（OH）

222

负极（Zn）：Zn+2OH--2e-=Zn（OH）

2

正极（MnO）：2MnO+2HO+2e-=2MnO（OH）+2OH

222

-

3.锌银电池（纽扣电池），电池体积下，比能量大、电压稳定，

储存时间长。负极材料Zn，正极材料AgO，电解质KOH。

2

反应原理

Zn+AgO+HO=Zn（OH）+2Ag

222

负极（Zn）：Zn+2OH-2e=Zn（OH）

--

2

正极（Ag2O）：AgO+HO+2e=2Ag+2OH

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--

二、充电电池（二次电池）

二次电池在放电时是原电池，遵循原电池工作原理；在充电

时是电解池，遵循电解原理；给二次电池充电充电时，外加电源

的负极连接电池的负极。

1、铅蓄电池，最常见的二次电池，负极板材料Pb，正极板材料

PbO，电解质材料HSO。

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电池总反应：Pb+PbO+2HSO2PbSO+2HO

22442

放电反应：

负极（Pb）：Pb-2e-+SO=PbSO

44

2-

正极（PbO）：PbO+2e-+4H+SO2-=PbSO+2HO

22442

+

铅蓄电池可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低

廉。但比能量低、笨重、废弃电池如何做牛排 污染环境等。其它二次电池：

镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池等一系

列新型蓄电池已逐渐占领二次电池的市场。

2、镍镉电池，体积较小，寿命更长。负极材料Cd，正极材料

NiO（OH），电解质KOH。

电池总反应：Cd+2NiO（OH）+2HO2Ni（OH）+Cd（OH）

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放电反应：

负极（Cd）： Cd+2OH-→Cd（OH）+2e

2

-

正极（NiO（OH））：2NiO（OH）+2e-+2HO→2Ni（OH）+2OH

22

-

总反应：Cd+2NiO（OH）+2HO=2Ni（OH）+Cd（OH）

222

综上所述：分析一般化学电池工作原理的关键在于总反应和

负极反应。

三、燃料电池

燃料电池是以还原剂（氢气、烃类、甲醇等）为负极反应物，

以氧化剂（氧气、空气）为正极反应物，将燃料和氧化剂的化学

能直接转化成电能的化学电池。

1.氢氧燃料电池，负极氢气为还原剂，正极氧气为氧化剂，铂做

电极。

反应原理：2H+O=2HO

222

①以酸性（或中性）溶液为电解液构成的氢氧燃料电池：

负极（Pt）：2H-4e-=4H；

2

+

正极（Pt）：O+4H+4e-=2HO

22

+

②以碱性溶液为电解液构成的氢氧燃料电池：

负极（Pt）：2H-4e-+4OH-=4HO；

22

正极（Pt）：O+2HO+4e-=4OH.

22

-

2.甲烷燃料电池，负极甲烷为还原剂，正极氧气为氧化剂，。以

碱性（KOH）溶液为电解质溶液。

反应原理：CH+2O+2KOH=KCO+3HO

42232

负极（Pt）：CH+10OH-8e-=CO+7HO

432

-2-

正极（Pt）：2O+4HO+4e-=8OH

22

-

燃料电池的特点是：氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产

物不断排出；优点是：能量转化率高、清洁、对环境好，有利于

节约能源。缺点：体积较大、附属设备较多。

综上所述：分析燃料电池工作原理的关键在于总反应和正极

反应。