1第5讲-原电池、电解池原理与电极反应方程式

第5讲原电池、电解池原理与电极反应方程式一、原电池的工作原理

１．概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。

２．一般构成条件：

①自发进行的氧化还原反应。②两个电极（一极反应或两极都不反应）。

③电解质溶液（构成回路或参与反应）。④形成闭合回路（导线连接或两极接触）。例1．在下图的8个装置中，属于原电池的是哪几个?

【答案】④⑥⑦

３．电极名称及电极反应。

负极：金属较活泼，失去电子，电子流出，发生氧化反应。

正极：金属较不活泼，得到电子，电子流入，发生还原反应。

举例：铜锌原电池

材料电极反应电极现象

正极Cu 2H++2e－=H2↑有气体产生

负极Zn Zn－2e－=Zn2+锌棒变细

总离子反应式Zn+2H+=Zn2+ +H2↑

总化学反应式Zn+H2SO4=ZnSO4 +H2↑

闭合回路中

电子从Zn 到Cu ，电流从Cu 到Zn ；电解质溶液中：

阴离子（SO42－）移向Zn 极，阳离子（H+）移向Cu 极。

例2为负极，为正

极；负极上发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－

=Zn2+，正极上发生还原反应，电极反应式为

Cu2++2e－=Cu ；电子流出的极是Zn 极，电子流入的

极是Cu 极；电流方向由Cu到Zn 。盐桥中的盐溶液

是KCl溶液，其作用为提供定向移动的阴、阳离子。盐

桥中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4

溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。该原

电池工作一段时间后，两电极的质量将会Zn极减小，

Cu极增加。

４．设计原电池：

例3．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。

（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出装置图，

标出正、负极，并写出电极反应式。

负极反应：

正极反应：

【答案】

（1）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

（2）负极反应：Cu－2e－=Cu2+

正极反应：2Fe3++2e－=2Fe2+

５．原电池正负极的判断及电极方程式的书写

用双线桥分析氧化还原反应，失电子的是负极，得电子的是正极。

例4．将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连接，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流计指针偏转，判断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应方程式。

正极，电极反应式，

负极，电极反应式，

总反应。

【解析】发生的氧化还原反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑所以Al作负极失去电子，

Al-3e-= Al3+，

Al3++3OH-= Al(OH)3↓，

+）Al(OH)3-+OH-= AlO2-+2H2O

Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O

Mg正极，表面生成H2，2H2O+2e-=H2↑+2OH-

[Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O]×2

+) [2H2O+2e-=H2↑+2OH-]]×3

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

【答案】

正极Mg ，电极反应式：Al-3e-+4OH-= AlO2-+2H2O

负极Al ，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

总反应：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

６．发展中的化学电源及电极反应式的书写

【解析】电极反应式的书写：考虑电解质参与电极反应，负极+正极=总反应（1）一次电池（不能充电，不能反复使用）

如碱性锌锰电池：电解质为KOH

总反应：Zn+2MnO2+2H2O＝2MnO(OH)+Zn(OH)2，则

负极：

正极：

【答案】

负极：Zn－2e－+2OH－= Zn(OH)2

正极：2MnO2+2e－+2H2O＝2MnO(OH)+2OH－

（2）二次电池（可充电，可多次重复使用）

如铅蓄电池，H2SO4作电解液，总反应为：

放电时，总反应：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O

负极：

正极：

充电时，总反应：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2H2SO4

阴极：

阳极：

【答案】

负极：Pb－2e－+SO42－= PbSO4

正极：PbO2+2e－+4H++SO42－＝PbSO4+2H2O

阴极：PbSO4+2e－= Pb－2e－+SO42－

阳极：PbSO4+2H2O－2e－＝PbO2+4H++SO42－（3）燃料电池

氢氧燃料电池

①用酸性电解质时：

负极：正极：总反应：2H2+O2＝2H2O

【答案】

负极：H2－2e－= 2H+

正极：O2+4e－+4H+＝2H2O

②用NaOH等碱性溶液时：

负极：正极：总反应：2H2+O2＝2H2O

【答案】

负极：H2－2e－+2OH－= 2H2O

正极：O2+4e－+2H2O＝4OH-

CH4燃料电池：电解质为KOH

负极：

正极：

总反应：CH4+2O2+2OH－＝CO32－+3H2O

【答案】

负极：CH4－8e－+10OH－= CO32－+7H2O

正极：2O2+8e－+4H2O＝8OH-

CH3OH燃料电池：电解质为KOH

负极：

正极：

总反应：2CH3OH +3O2+4OH－＝2CO32－+6H2O 【答案】

负极：2CH3OH－12e－+16OH－= 2CO32－+12H2O