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化学反应与能量转化——原电池专题
明确复习重点，突出主干知识
装置特点：化学能转化为电能
形
① 两个活泼性不同的电极
成 ② 电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）
条 ③ 形成闭合回路（或在溶液中接触）
件
④ 能自发进行的氧化还原反应
负极：原电池中电子流出的一极，负极一定发生氧化反应
正、负极
正极：原电池中电子流入的一极，正极一定发生还原反应
失电子沿导线传递，有电流产生
反
应 电子流出 电子流入
原 （氧化反应）负极 铜锌原电池 正极（还原反应）
理 活泼金属
电解质溶液
主 ① 加快化学反应速率
要 ② 判断金属活动性的强弱
应 ③制备各种干电池、蓄电池等实用电池
用 化学腐蚀
④ 金属
腐蚀 析氢腐蚀
电化学腐蚀
吸氧腐蚀
金属腐蚀
（1）化学腐蚀：金属跟接触的的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
（2）电化学腐蚀
1）定义：金属或合金发生 原电池反应 所引起的腐蚀。金属的腐蚀主要是电化学腐蚀。
2）吸氧腐蚀和析氢腐蚀
类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 水膜层显弱酸性或中性 水膜层显酸性
正极反应
负极反应
其他反应
（3）金属的防护 阳离子 移动 不断 溶解 2
1）改变金属内部结构。把普通钢制成不锈钢
2）覆盖保护层：涂油漆、搪瓷、塑料；电镀耐腐蚀的金属
3）电化学保护法：多采用牺牲阳极法。
原电池反应不一定是氧化还原反应
原电池反应一定必须是氧化还原反应么？答案是否定的。有几种原电池的电池反应不是氧化还原反应，如：
一、酸碱中和反应
酸碱中和反应:H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)，可以以H2或O2作为“中间产物”，电极可以为酸性溶液中的氢电极、碱性溶液中的氢电极、酸性溶液中的氧电极以及碱性溶液中的氧电极。
1．以H2为中间产物
正极是酸性氢电极（将铂片表面镀上一层多孔的铂黑，放入酸溶液中，以下类似，略），负极是碱性氢电极。电极反应和电池反应如下:
正极: 2H+(aq)+ 2e- = H2(g)
负极: H2(g)+ 2OH－(aq) -e- = 2H2O
电池总反应: H+(aq)+ OH－(aq) = H2O(l)
由此设计组装的原电池可表示为:Pt，H2(g)∣OH－(aq)‖H+(aq)∣H2(g)，Pt
2．以O2为中间产物
负极是碱性氧电极，正极是酸性氧电极。电极反应和电池反应如下:
正极: O2(g)+ 4H+(aq) + 4e- = 2H2O
负极: 4OH－(aq) -4e- = O2(g) + 2H2O
电池总反应: H+(aq)+ OH－(aq) =H2O(l)
由此设计组装的原电池可表示为:Pt，O2(g)∣OH－(aq)‖H+(aq)∣O2(g)，Pt
二、沉淀反应
如沉淀反应：Ag+(aq)+ Cl－(aq) =Ag Cl(s)，在设计组装原电池时，可选择金属银作中间产物，正极是氯化银难溶盐电极，负极是金属银电极。电极反应和电池反应如下: 正极: Ag++ e- = Ag
负极: Ag -e- + Cl－(aq) = AgCl
电池总反应: Ag+(aq)+ Cl－(aq) = AgCl(s)
由此设计组装的原电池可表示为:Ag，AgCl∣Cl－(aq)‖Ag+(aq)∣Ag
三、沉淀转化
如反应：AgCl(s)+ I－(aq) = AgI(s)+ Cl－(aq)，在设计组装原电池时，可选择金属银作中间产物，正极是碘化银难溶盐电极，负极是金属银电极。电极反应和电池反应如下:
电化学知识点——---原电池和电解池
一．原电池和电解池的相关知识点
1． 原电池和电解池装置比较：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池 把电能转化为化学能的装置叫电解池
2．原电池和电解池的比较表：
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。 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）。
原电池的本质：氧化还原反应中电子作定向的移动过程
电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程
3．化学腐蚀和电化腐蚀的区别 化学腐蚀 电化腐蚀
一般条件 金属直接和强氧化剂接触 不纯金属，表面潮湿
反应过程 氧化还原反应，不形成原电池。 因原电池反应而腐蚀
有无电流 无电流产生 有电流产生
反应速率 电化腐蚀＞化学腐蚀
结果 使金属腐蚀 使较活泼的金属腐蚀
1 综合实验一原电池 金属的电化学腐蚀
一、实验目的
1．通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识
2．通过制作氢氧燃料电池，了解燃料电池的工作原理。
3．能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解释。
4．初步了解生活中常见电池的化学原理，能根据已知的电池总反应式，判断电池的正负极，书写电极反应式。
二、实验器材
1．锌片、铜片、铝片、橡皮筋、二极管（或蜂鸣器、电流计）、碳棒 、低压电源、砂纸、音乐集成电子元件、塑料薄膜（或保险袋）
2．6%H2O2 溶液 1∶3的硫酸溶液、稀醋酸、K3[Fe(CN)6] 溶液 、饱和食盐水、铁钉、酚酞、2mol·L-1 KNO3溶液
三、实验步骤
（一）原电池实验
1．在锌片和铜片之间放一块海绵，用棉线或橡皮筋固定好。用导线把二极管（或蜂鸣器、灵敏电流计）和锌片、铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察发生的现象。
2．一段时间后，向烧杯中加入5～10mL6%H2O2溶液，振荡，观察现象。
3．改用Al—Cu为电极材料，与稀盐酸组合成原电池，按照上述实验装置和操作方法进行实验，观察实验现象。
（二）燃料电池的制作
1．把两根碳棒表面包上一层薄海绵用橡皮筋扎紧。
2．将包有海绵的两根碳棒插入U型管里2mol·L-1 KNO3溶液中，并与16V直流电源连接，电解约1分钟，使两电极的碳棒上海绵中吸附很多小气泡。
3．切断电源，在两极之间接上二极管或蜂鸣器（原来连接直流电源正极的碳棒应该与二极管或蜂鸣器的正极相连接，若用贺卡的音乐集成电子元件效果更好）， 观察并记录现象。
4．将U型管中溶液换成饱和食盐水重复2、3两步实验，观察并记录现象。
（三）金属的腐蚀
1．析氢腐蚀
（1）取两根3～5cm长的铁钉，用砂纸打磨后再用稀盐酸除去铁锈，用水冲洗干净。
（2）把上述两根铁钉分别放入两支试管中，一支试管中各加入2mL水和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，另一支试管中各加入2mL水、3滴稀醋酸和1滴K3[Fe(CN)6]溶液，观察比较铁钉表面是否粘附气泡，哪支铁钉表面周围先出现蓝色沉淀（Fe2+能与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀）。
