第二节化学能与电能复习.doc

【知识网络】 一、原电池： 1、定义：把化学能转化为电能的装置。 2、 工作原理： ?????????????????????????????? 电子外电路：负极（发生氧化反应）正极（发生还原反应） 内电路：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 3、构成条件：两极（导体）、一液（电解质溶液）、闭合回路 二、发展中的电源（见前一节教案）【本节拓展说明】 利用原电池原理可设计出许多种具有实际应用价值的电源。当今电池工业已能制造出各种各样的实用电池，本节对新型和常见电池给予介绍。金属的电化学腐蚀是本节的难点，虽然电化学腐蚀发生的是原电池反应，但是一般金属内部结构复杂，并都含有杂质，实际上是金属与杂质金属，或金属与杂质非金属形成无数个微小原电池，使金属遭受腐蚀。另外，金属电化学腐蚀中金属接触的介质也很复杂，因此要有充分的微观想象能力，了解正极和负极所发生的反应和金属遭受腐蚀的实质。【拓展内容】 一、电池具体分类判断　1.第一类原电池：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。　　方法：先找出两极相对活泼性，相对活泼的金属作负极，负极失去电子发生氧化反应，形成阳离子进入溶液；较不活泼的金属作正极，溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应，析出金属或氢气，正极材料不参与反应。如：Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg。 但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al（Mg与NaOH溶液不反应，Al是两性金属，可以与NaOH溶液反应）。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在 （得失电子不能同时在同极上发生），不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。　　如：Mg、Al在碱性环境中构成的原电池解析：在碱性环境中Al 比 Mg活泼，其反实质为Al与碱溶液的反应：2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O　　　∴负极：2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O　　　　正极：6H2O + 6e- =3 H2↑ + 6OH-　　注意：Al-3e-=Al3+，此时Al3+在碱性环境不能稳定存在，会与OH-（过量）结合转化为AlO2-2.第二类原电池：① 两个活动性不同的电极； ②任何电解质溶液( 酸、碱、盐皆可)；③ 形成回路。 这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应，电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式：O2＋2H2O＋4e- ＝ 4OH－。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀，依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触，故前者电流是在导线中流动，而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里，正极上H+被还原)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：O2＋2H2O＋4e- ＝4OH－)。3.燃料电池：燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。由于在反应中氧气由0价变为－2价，所以肯定是O2得电子，即O2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反应式：O2+4e+2H2O=4OH_ ① (该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以理解为：正极上首先发生： O2+4e-=2O2- 由于在酸性环境中大量存在H+ 故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4 e-＋4H+＝2H2O ②若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就只是①。此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。（1）直接法书写电极反应式：（以氢氧燃料电池为例）　　　解析：H2、O2燃料电池中反应实质为：2H2+O2=2H2O　　　电极上H2-2e-=2H+ O2+4e-=2O2-　在不同环境中H+、O2-会与电解质发生不同的反应，故电极反应也相应不同：　①、酸性环境中：H+能稳定存在，O2-会与H+结合成H20，　　　　负极：2H2-4e-=4H+ 正极：O2+4H++4e-=2H2O　②、碱性环境中：H+不能稳定存在会与OH-结合成水，而O2-也不能稳