高化学竞赛辅导原电池原理应讲义
原电池
1原电池定义： 转变 装置
2实质：氧化原反应电子转移变成电子定移动化学转化成电
3组成原电池条件：
（1）两种活泼性金属作电极（金属导电非金属化合物）
注意：燃料电池中两极选石墨铂
（2）电解质溶液 （3）构成闭合回路
［例1］列装置组成原电池？ （ ）
导线
导线
左图：述f装置中接电流计插入盐桥（盐桥通常装饱KCl琼脂溶胶U形溶液致流出离子中移动）电流计指针偏转说明电流通检流计指针偏转方知道电流方Cu极→Zn极根电流正极流负极Zn极负极Cu极正极电子Zn极→Cu极
取出盐桥检流计指针零重新放入盐桥指针发生偏转说明盐桥起整装置构成通路作
盐桥样构成原电池中电池通路呢？
Zn棒失电子成Zn2+进入溶液中ZnSO4溶液中Zn2+带正电荷Cu2+获电子沉积Cu溶液中Cu2+少SO42－溶液带负电荷溶液保持电中性阻止放电作继续进行盐桥存中ClZnSO4 溶液迁移K+CuSO4 溶液迁移分中剩电荷溶液保持电中性反应继续进行盐桥中离子定迁移构成电流通路盐桥沟通两方溶液阻止反应物直接接触
4电极名称判断：
（1）根电极材料：两种金属（金属非金属）组成电极（）电解质溶液单独反应较活泼金属作负极种电极电解质溶液反应反应电极作负极
（2）根电极反应：失电子－氧化反应－负极 电子－原反应－正极
（3）根电子电流流动方（外电路）：
电子负极流出流入正极电流正极流出流入负极
［例2］请判断列原电池正负极：
5电极反应方程式书写
注意：（1）需标出正负极电极材料
（2）遵循三守恒（电子失守恒质量守恒电荷守恒）
：Fe－Cu( 稀硫酸)：
负极（Fe）：Fe – 2e Fe2+ 正极（Cu）：2H+ +2e H2↑
总反应：Fe + 2H+ Fe2+ + H2↑
［练1］请写出列原电池电极反应式总反应式
（1）Fe－C（稀硫酸）
（2）Cu－Ag（AgNO3溶液）
（3）Al－Mg（NaOH溶液）
（4）Fe－Cu（稀硝酸）
［练2］请 Fe + 2FeCl3 ＝3FeCl2设计成原电池
6原电池原理应
（1）判断金属活泼性：
（2）加快金属酸反应速率：
二化学电源
化学电源化学转化电装置包括次电池二次电池燃料电池等
1次电池（称干电池） ：普通锌锰电池碱性锌锰电池锌银电池锂电池等
（1）碱性锌锰电池电解质KOH电极反应：
2MnO2＋Zn＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2
负极（Zn）：
正极（MnO2）：
（2）锌银电池负极Zn正极Ag2O电解质KOH电极总反应：
Zn + Ag2O＝ZnO + 2Ag
：负极( )：
正极( )：
2二次电池（称充电电池蓄电池）放电
：铅蓄电池 反应方程式式：
充电
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)
①放电电极反应：
负极( )：
正极( )：
②充电反应述反应逆程电极反应：
阴极：
阳极：
3燃料电池
燃料电池种持续燃料氧化剂化学直接转换成电化学电池般化学电源般化学电池活性物质储存电池部限制电池容量燃料电池电极身包括活性物质催化转化元件
：氢氧燃料电池 2H2＋O2＝2H2O
①酸性介质时电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时电极反应：
负极：
正极：
总反应：
H2外烃肼甲醇氨煤气等液体气体均作燃料电池燃料纯氧
气外空气中氧气作氧化剂
［练3］新型燃料电池甲烷氧气KOH电解质溶液Pt作两电极写出两
电极电极反应式总反应式
三金属电化学腐蚀防护
（）金属电化学腐蚀
1金属腐蚀金属周围气体者液体物质 发生 引起损耗现象般分 腐蚀 腐蚀
化学腐蚀：金属接触干燥气体（ O2 Cl2 SO2 等）非电解质液体（： 汽油苯润滑油 ）等直接发生化学反应引起腐蚀
：钢原油中 含硫化合物 腐蚀温度越高化学腐蚀越
电化学腐蚀：纯金属电解质溶液接触时会发生 反应 金属失电子 潮湿空气中生锈
两种腐蚀 发生 腐蚀更普遍速度更快危害更严重
2化学腐蚀电化学腐蚀点点：
电化腐蚀
化学腐蚀
条件
纯金属合金 电解质溶液 接触
非电解质 直接接触
电流产生
质
较活泼金属氧化
金属氧化
3电化学腐蚀 (钢铁例)
（1）析氢腐蚀 (酸性较强溶液)
负极 正极
总方程式：
（2）吸氧腐蚀 (中性弱酸性溶液)
负极 正极
总方程式：
离子方程式：Fe2+ + 2OH－ Fe(OH)2
Fe(OH)2继续空气中氧气作：
铁锈成分 阻止钢铁继续腐蚀（）
4影响金属腐蚀快慢素
性：
（1）金属活动性：金属越 越容易腐蚀
（2）纯度：纯金属纯金属 腐蚀纯铁钢 腐蚀（难易）
电化学腐蚀：两电极活动性差越氧化原反应速率越 活泼金属腐蚀越快
（3）氧化膜：果金属氧化形成致密氧化膜会保护层金属
果金属氧化形成疏松氧化膜会保护层金属
空气
水
Fe
C
Fe
Zn
Fe
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
外： 介质：环境（腐蚀性气体电解质溶液）
［例题］右图示铁处ⅠⅡⅢ三种环境中铁腐蚀速率序（填序号）
（二）金属防护
1金属防护
覆盖保护膜（涂油漆电镀钝化等）
改变金属部结构（钢→锈钢钢中加入镍铬）
2电化学保护
牺牲阳极阴极保护法（较活泼金属作 极钢铁作 极保护）
外加电流阴极保护法（外加电流钢铁迫成 极受保护）
常见化学电源介绍
1铜锌电池
负极材料
锌
正极材料
铜
电解质
稀硫酸
负极反应
Zn2e Zn2+
正极反应
2H++2e H2
总反应
Zn+2H+ Zn2++H2
2干电池
负极材料
Zn
正极材料
C
电解质
NH4Cl ZnCl2 MnO2糊状混物作电解质溶液
负极反应
Zn2e Zn2+
正极反应
2NH4++2e 2NH3+H2
总反应
2NH4++Zn Zn2++2NH3+H2
备 注
正极产生NH3ZnCl2吸收反应式
4NH3+ZnCl2 [Zn(NH3)4]Cl2
正极产生H2MnO2吸收反应式
H2+2MnO2 Mn2O3+H2O
3铅蓄电池
负极材料
Pb
正极材料
PbO2
电解质
H2SO4溶液(30)
负极反应
Pb2e+SO42 PbSO4
正极反应
PbO2+2e+4H++SO42 PbSO4+2H2O
总反应
PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
4银锌电池
负极材料
Zn
正极材料
Ag2O
电解质
KOH溶液
负极反应
Zn2e+2OH Zn(OH)2
正极反应
Ag2O+2e+H2O 2Ag+2OH
总反应
Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2
备 注
称高电池常计算器电子表中(钮扣电池)
5爱迪生电池
负极材料
Fe
正极材料
NiO2
电解质
KOH溶液
负极反应
Fe2e+2OH Fe(OH)2
正极反应
NiO2+2e+2H2O Ni(OH)2+2OH
总反应
NiO2+ Fe +2H2O Ni(OH)2+ Fe(OH)2
6镉镍电池
负极材料
Cd
正极材料
NiO2
电解质
KOH溶液
负极反应
Cd2e+2OH Cd(OH)2
正极反应
NiO2+2e+2H2O Ni(OH)2+2OH
总反应
NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
7铝—空气电池
负极材料
Al
正极材料
空气
电解质
海水
负极反应
4Al12e+12OH 4Al(OH)3
正极反应
3O2+12e+6H2O 12OH
总反应
4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3
备 注
国首创新型海水标灯量干电池高2050倍
8氢氧燃料电池
负极材料
H2
正极材料
O2
电解质
KOH溶液
负极反应
2H24e+4OH 4H2O
正极反应
O2+4e+2H2O 4OH
总反应
2H2+O2 2H2O
备 注
该电池高轻便污染等优点广泛应航天等特殊场合阿波罗宇宙飞船
9燃料电池
负极材料
COCH4等燃性气体(甲烷例)
正极材料
O2
电解质
KOH溶液
负极反应
CH48e+10OH CO32+ 7H2O
正极反应
2O2+8e+4H2O 8OH
总反应
CH4+2O2+ 2OH CO32+3H2O
10心脏起搏电池1
负极材料
Zn
正极材料
Pt
电解质
体体液
负极反应
2Zn4e+4OH 2Zn(OH)2
正极反应
O2+4e+2H2O 4OH
总反应
2Zn+O2+2H2O 2Zn(OH)2
备 注
铂锌电极材料埋入体作心脏病心脏起搏起源体体液含定浓度溶解氧进行工作
11心脏起搏电池2
负极材料
Li
正极材料
I2
电解质
LiI
负极反应
2Li2e 2Li+
正极反应
2Li +P2VPI2+nI2+2e P2VPI2+(n1)I2+2LiI
总反应
2Li +P2VPI2+nI2 P2VPI2+(n1)I2+2LiI
备 注
1958年第心脏起搏器瑞典移植成功电池寿命长达十年久
性高
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原电池
1原电池定义： 转变 装置
2实质：氧化原反应电子转移变成电子定移动化学转化成电
3组成原电池条件：
（1）两种活泼性金属作电极（金属导电非金属化合物）
注意：燃料电池中两极选石墨铂
（2）电解质溶液 （3）构成闭合回路
［例1］列装置组成原电池？ （ ）
导线
导线
左图：述f装置中接电流计插入盐桥（盐桥通常装饱KCl琼脂溶胶U形溶液致流出离子中移动）电流计指针偏转说明电流通检流计指针偏转方知道电流方Cu极→Zn极根电流正极流负极Zn极负极Cu极正极电子Zn极→Cu极
取出盐桥检流计指针零重新放入盐桥指针发生偏转说明盐桥起整装置构成通路作
盐桥样构成原电池中电池通路呢？
Zn棒失电子成Zn2+进入溶液中ZnSO4溶液中Zn2+带正电荷Cu2+获电子沉积Cu溶液中Cu2+少SO42－溶液带负电荷溶液保持电中性阻止放电作继续进行盐桥存中ClZnSO4 溶液迁移K+CuSO4 溶液迁移分中剩电荷溶液保持电中性反应继续进行盐桥中离子定迁移构成电流通路盐桥沟通两方溶液阻止反应物直接接触
4电极名称判断：
（1）根电极材料：两种金属（金属非金属）组成电极（）电解质溶液单独反应较活泼金属作负极种电极电解质溶液反应反应电极作负极
（2）根电极反应：失电子－氧化反应－负极 电子－原反应－正极
（3）根电子电流流动方（外电路）：
电子负极流出流入正极电流正极流出流入负极
［例2］请判断列原电池正负极：
5电极反应方程式书写
注意：（1）需标出正负极电极材料
（2）遵循三守恒（电子失守恒质量守恒电荷守恒）
：Fe－Cu( 稀硫酸)：
负极（Fe）：Fe – 2e Fe2+ 正极（Cu）：2H+ +2e H2↑
总反应：Fe + 2H+ Fe2+ + H2↑
［练1］请写出列原电池电极反应式总反应式
（1）Fe－C（稀硫酸）
（2）Cu－Ag（AgNO3溶液）
（3）Al－Mg（NaOH溶液）
（4）Fe－Cu（稀硝酸）
［练2］请 Fe + 2FeCl3 ＝3FeCl2设计成原电池
6原电池原理应
（1）判断金属活泼性：
（2）加快金属酸反应速率：
二化学电源
化学电源化学转化电装置包括次电池二次电池燃料电池等
1次电池（称干电池） ：普通锌锰电池碱性锌锰电池锌银电池锂电池等
（1）碱性锌锰电池电解质KOH电极反应：
2MnO2＋Zn＋2H2O＝2MnOOH＋Zn(OH)2
负极（Zn）：
正极（MnO2）：
（2）锌银电池负极Zn正极Ag2O电解质KOH电极总反应：
Zn + Ag2O＝ZnO + 2Ag
：负极( )：
正极( )：
2二次电池（称充电电池蓄电池）放电
：铅蓄电池 反应方程式式：
充电
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)
①放电电极反应：
负极( )：
正极( )：
②充电反应述反应逆程电极反应：
阴极：
阳极：
3燃料电池
燃料电池种持续燃料氧化剂化学直接转换成电化学电池般化学电源般化学电池活性物质储存电池部限制电池容量燃料电池电极身包括活性物质催化转化元件
：氢氧燃料电池 2H2＋O2＝2H2O
①酸性介质时电极反应：
负极：
正极：
总反应：
②碱性介质时电极反应：
负极：
正极：
总反应：
H2外烃肼甲醇氨煤气等液体气体均作燃料电池燃料纯氧
气外空气中氧气作氧化剂
［练3］新型燃料电池甲烷氧气KOH电解质溶液Pt作两电极写出两
电极电极反应式总反应式
三金属电化学腐蚀防护
（）金属电化学腐蚀
1金属腐蚀金属周围气体者液体物质 发生 引起损耗现象般分 腐蚀 腐蚀
化学腐蚀：金属接触干燥气体（ O2 Cl2 SO2 等）非电解质液体（： 汽油苯润滑油 ）等直接发生化学反应引起腐蚀
：钢原油中 含硫化合物 腐蚀温度越高化学腐蚀越
电化学腐蚀：纯金属电解质溶液接触时会发生 反应 金属失电子 潮湿空气中生锈
两种腐蚀 发生 腐蚀更普遍速度更快危害更严重
2化学腐蚀电化学腐蚀点点：
电化腐蚀
化学腐蚀
条件
纯金属合金 电解质溶液 接触
非电解质 直接接触
电流产生
质
较活泼金属氧化
金属氧化
3电化学腐蚀 (钢铁例)
（1）析氢腐蚀 (酸性较强溶液)
负极 正极
总方程式：
（2）吸氧腐蚀 (中性弱酸性溶液)
负极 正极
总方程式：
离子方程式：Fe2+ + 2OH－ Fe(OH)2
Fe(OH)2继续空气中氧气作：
铁锈成分 阻止钢铁继续腐蚀（）
4影响金属腐蚀快慢素
性：
（1）金属活动性：金属越 越容易腐蚀
（2）纯度：纯金属纯金属 腐蚀纯铁钢 腐蚀（难易）
电化学腐蚀：两电极活动性差越氧化原反应速率越 活泼金属腐蚀越快
（3）氧化膜：果金属氧化形成致密氧化膜会保护层金属
果金属氧化形成疏松氧化膜会保护层金属
空气
水
Fe
C
Fe
Zn
Fe
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
外： 介质：环境（腐蚀性气体电解质溶液）
［例题］右图示铁处ⅠⅡⅢ三种环境中铁腐蚀速率序（填序号）
（二）金属防护
1金属防护
覆盖保护膜（涂油漆电镀钝化等）
改变金属部结构（钢→锈钢钢中加入镍铬）
2电化学保护
牺牲阳极阴极保护法（较活泼金属作 极钢铁作 极保护）
外加电流阴极保护法（外加电流钢铁迫成 极受保护）
常见化学电源介绍
1铜锌电池
负极材料
锌
正极材料
铜
电解质
稀硫酸
负极反应
Zn2e Zn2+
正极反应
2H++2e H2
总反应
Zn+2H+ Zn2++H2
2干电池
负极材料
Zn
正极材料
C
电解质
NH4Cl ZnCl2 MnO2糊状混物作电解质溶液
负极反应
Zn2e Zn2+
正极反应
2NH4++2e 2NH3+H2
总反应
2NH4++Zn Zn2++2NH3+H2
备 注
正极产生NH3ZnCl2吸收反应式
4NH3+ZnCl2 [Zn(NH3)4]Cl2
正极产生H2MnO2吸收反应式
H2+2MnO2 Mn2O3+H2O
3铅蓄电池
负极材料
Pb
正极材料
PbO2
电解质
H2SO4溶液(30)
负极反应
Pb2e+SO42 PbSO4
正极反应
PbO2+2e+4H++SO42 PbSO4+2H2O
总反应
PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
4银锌电池
负极材料
Zn
正极材料
Ag2O
电解质
KOH溶液
负极反应
Zn2e+2OH Zn(OH)2
正极反应
Ag2O+2e+H2O 2Ag+2OH
总反应
Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2
备 注
称高电池常计算器电子表中(钮扣电池)
5爱迪生电池
负极材料
Fe
正极材料
NiO2
电解质
KOH溶液
负极反应
Fe2e+2OH Fe(OH)2
正极反应
NiO2+2e+2H2O Ni(OH)2+2OH
总反应
NiO2+ Fe +2H2O Ni(OH)2+ Fe(OH)2
6镉镍电池
负极材料
Cd
正极材料
NiO2
电解质
KOH溶液
负极反应
Cd2e+2OH Cd(OH)2
正极反应
NiO2+2e+2H2O Ni(OH)2+2OH
总反应
NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
7铝—空气电池
负极材料
Al
正极材料
空气
电解质
海水
负极反应
4Al12e+12OH 4Al(OH)3
正极反应
3O2+12e+6H2O 12OH
总反应
4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3
备 注
国首创新型海水标灯量干电池高2050倍
8氢氧燃料电池
负极材料
H2
正极材料
O2
电解质
KOH溶液
负极反应
2H24e+4OH 4H2O
正极反应
O2+4e+2H2O 4OH
总反应
2H2+O2 2H2O
备 注
该电池高轻便污染等优点广泛应航天等特殊场合阿波罗宇宙飞船
9燃料电池
负极材料
COCH4等燃性气体(甲烷例)
正极材料
O2
电解质
KOH溶液
负极反应
CH48e+10OH CO32+ 7H2O
正极反应
2O2+8e+4H2O 8OH
总反应
CH4+2O2+ 2OH CO32+3H2O
10心脏起搏电池1
负极材料
Zn
正极材料
Pt
电解质
体体液
负极反应
2Zn4e+4OH 2Zn(OH)2
正极反应
O2+4e+2H2O 4OH
总反应
2Zn+O2+2H2O 2Zn(OH)2
备 注
铂锌电极材料埋入体作心脏病心脏起搏起源体体液含定浓度溶解氧进行工作
11心脏起搏电池2
负极材料
Li
正极材料
I2
电解质
LiI
负极反应
2Li2e 2Li+
正极反应
2Li +P2VPI2+nI2+2e P2VPI2+(n1)I2+2LiI
总反应
2Li +P2VPI2+nI2 P2VPI2+(n1)I2+2LiI
备 注
1958年第心脏起搏器瑞典移植成功电池寿命长达十年久
性高
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