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1、原电池电极反应和电池反应原电池电极反应和电池反应 方程式的书写方程式的书写 原电池核心问题回顾原电池核心问题回顾“一个概念一个概念”原电池原电池“两种电极两种电极”正、负极判断及电极正、负极判断及电极反应反应“三个流向三个流向”电子、电流、离子的电子、电流、离子的流向流向“四个条件四个条件”构成原电池的四个条构成原电池的四个条件件1.定义：定义：能转化为能转化为 能的装置称为原电能的装置称为原电池。从理论上说，任何一个池。从理论上说，任何一个 的的 反应均反应均可设计成原电池；可设计成原电池；.电极名称：电极名称：原电池原电池相对活泼相对活泼的电极为的电极为 相对不活泼的电极为相对不活泼的电极
2、为电极反应：电极反应：原电池原电池负极：负极：正极：正极：电子，发生电子，发生 反应反应 电子，发生电子，发生 反应反应电极反应式的书写电极反应式的书写负极：负极：Zn-2e-=Zn2+正极：正极：2H+2e-=H2总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2原电池正负极的判断原电池正负极的判断（1 1）两极材料的两极材料的相对活泼性相对活泼性（2 2）电子的流向）电子的流向（3 3）电流的方向）电流的方向（4 4）离子移动的方向）离子移动的方向（5 5）电极发生的现象）电极发生的现象3.3.定向移动方向定向移动方向：电子、电流、离子：电子、电流、离子发生失电子发生失电子的氧化反应的氧化反应发生
3、得电子发生得电子的还原反应的还原反应电流：电流：负极负极 正极正极电子：电子：正极正极 负极负极阳离子阳离子 正极正极阴离子阴离子 负极负极“负极出电子，负极带负极出电子，负极带 电；电；电子回正极，正极带电子回正极，正极带 电电”用于判断原电用于判断原电用于判断原电用于判断原电池的正负极池的正负极池的正负极池的正负极4 4、原电池的形成条件、原电池的形成条件(4)形成闭合回路形成闭合回路 （两电极用导线连接，或接触。）或或构成内电路构成内电路（2）两导体作电极两导体作电极 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体石墨），相对活泼的金属为负极。体
4、石墨），相对活泼的金属为负极。（1）能自发进行的能自发进行的 反应（前提）反应（前提）两不活两不活泼的的导体石墨或体石墨或PtPt等。（燃料等。（燃料电池池电极）极）能否用两不活泼的导体做电极?（3 3）电解质溶液：）电解质溶液：参与电极反应【问题1】已已知知该该原原电电池池的的总总反反应应式式为为：Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2请请 写写出其电极反应式出其电极反应式。负极：负极：Cu-2e-=Cu2+正极：正极：2Fe3+2 e-=2Fe2+书写原电池电极反应式的基本思路是什么？负极：还原剂负极：还原剂-n e-=氧化产物氧化产物 （氧化反应）（氧化反应）正极：氧化剂正极：氧化
5、剂+n e-=还原产物还原产物 （还原反应）（还原反应）碱性锌猛电池的电极反应式和电池反应式：碱性锌猛电池的电极反应式和电池反应式：负极：负极：Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-Zn(OH)Zn(OH)2 2 正极正极：2MnO 2MnO2 2 +2H +2H2 2O+2eO+2e-2MnOOH+2OH 2MnOOH+2OH-电池反应：电池反应：Zn+2MnOZn+2MnO2 2+2H+2H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2 +2+2MnOOHMnOOH质疑 为什么负极反应式不写成：为什么负极反应式不写成：Zn-2e-Zn2+而将产物写为而将产物写为Zn（OH)2？为什么为什么M
6、nO2中的氧是与中的氧是与 H2O结合生成结合生成OH-而不是与而不是与H+结合成生成水？结合成生成水？如果正极反应式直接书写困难，还可以如果正极反应式直接书写困难，还可以用什么方法书写正极反应式？用什么方法书写正极反应式？由于体系是碱性环境，存在大量的由于体系是碱性环境，存在大量的OH-，所以生成的，所以生成的Zn2+立即与立即与OH-反反应生成应生成Zn（OH）2;Zn-2e-Zn2+，Zn2+2OH-Zn（OH）2，把两个式，把两个式子相加得出负极反应式。同理子相加得出负极反应式。同理 由于体由于体系是碱性环境，不存在大量的系是碱性环境，不存在大量的H+与氧与氧结合成水，结合成水，MnO
7、2 中的氧只能与中的氧只能与H2O结合成结合成OH-书写原电池电极反应和电池反应方程式的方法：1.准确判断正、负极准确判断正、负极 2.兼顾电解质，确定产物兼顾电解质，确定产物 3.三守恒，两极相加得总式。三守恒，两极相加得总式。电极反应是氧化还原反应，电极反应是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒荷守恒“三守恒三守恒”。另外还遵循加和性原则和共另外还遵循加和性原则和共存两原则。存两原则。练习问题问题3.镁、铝在强碱性环境中构成的原电池镁、铝在强碱性环境中构成的原电池的电极反应式。的电极反应式。负极：负极：2Al+8OH2Al+8OH-6e-6e-2Al
8、O2AlO2 2-+4H+4H2 2O O正极：正极：6H6H2 2O+6eO+6e-3H3H2 2+6OH+6OH-总反应式：总反应式：2Al+2OH-+2H2O 2AlO2-+3H2 拓展：1.以以FeFe、CuCu作作为为电电极极，分分别别在在常常温温下下与与稀稀硫硫酸酸、浓浓硝硝酸酸溶溶液液构构成成的的原原电电池池，分分析析它它们们的的电电极极反应。反应。2 2.以以FeFe、CuCu作作为为电电极极，与与氯氯化化钠钠溶溶液液能能否否构构成原电池？如能则分析它们的电极反应。成原电池？如能则分析它们的电极反应。注意注意:较较活活泼泼金金属属不不一一定定做做负负极极，要要看看哪哪种种金属自
9、发的与溶液某种物质或离子发生反应；金属自发的与溶液某种物质或离子发生反应；电解质不一定与电极发生反应。电解质不一定与电极发生反应。问题4 阿阿波波罗罗宇宇宙宙飞飞船船上上使使用用的的是是氢氢氧氧燃燃料料电电池池，其其电电池池反反应应为为2H2+O2=2H2O，电电解解液液为为KOH，反反应应保保持持在在较较高高温温度度，使使H2O蒸蒸发发，下下列列叙叙述述正正确的是（确的是（）A、此电池能发出蓝色火焰、此电池能发出蓝色火焰 B、H2为正极，为正极，O2为负极为负极C、工作时，电解液的、工作时，电解液的pH不断减小不断减小D、电极反应为：负极、电极反应为：负极2 H2+4 OH-4e-=4 H2
10、O 正极正极O2+2H2O+4e-=4 OH-D变式训练（1）把把电电解解质质溶溶液液改改为为稀稀H2SO4，电电极极反反应式应式？（2）把把H2改改为为CH4，电电解解质质溶溶液液为为KOH溶液，电极反应式溶液，电极反应式？（3）把）把H2改为改为CH4，电解质溶液为稀，电解质溶液为稀H2SO4溶液，电极反应式溶液，电极反应式？5氢氧燃料电池（酸性介质）氢氧燃料电池（酸性介质）正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O负极：负极：2H2-4e-=4H+总反应式：总反应式：2H2+O2 =2H2OCH4燃料电池燃料电池(碱性介质碱性介质)正极：正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-负极：负极：
11、CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 总反应式：总反应式：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OCH4燃料电池燃料电池(酸性介质酸性介质)负极：负极：CHCH4 4+2H+2H2 2O O8e8e-=CO=CO2 2+8H+8H+正极：正极：O O2 2+4H+4H+4e+4e-2H2H2 2O O 书写对于有书写对于有H、O参与的原电参与的原电池电极反应式的基本思路是什么池电极反应式的基本思路是什么？总总反反应应式式中中没没有有H+或或OH-参参与与反反应应，则则若若一一极极消消耗耗H+或或OH-，另另一一极极必必生生成成H+或或OH-H2在在酸酸性性介介质质中中放放电电
12、生生成成H+，在在碱碱性性介介质质中中放放电电，与与OH-结结合合生生成成H2O；O2在在酸酸性性介介质质中中放放电电与与H+结结合合生生成成H2O，在在碱性介质中放电生成碱性介质中放电生成OH-氢氧不够，水来凑氢氧不够，水来凑燃燃料料电电池池绝绝大大多多数数为为碱碱性性条条件件，因因此此正正极极反反应应一一般般为为O2+2H2O+4e-=4OH-，而而负负极极反反应应一一般般比比较较难难写写（关关键键）。可可用用总总反反应应减减去去正正极极反反应应，即即可可得得负负极极反反应式。应式。拓展：熔融燃料电池 用用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混的熔融盐混合物
13、作电解质，合物作电解质，COCO为负极燃气，为负极燃气，空气与空气与COCO2 2的混合气为正极助燃的混合气为正极助燃气，制得在气，制得在650 650 下工作的燃料下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式。电池，完成有关的电池反应式。总电池反应式：总电池反应式：2CO 2CO O O2 22CO2CO2 2 正极反应式：正极反应式：O O2 24e4e-2CO2CO2 22 CO2 CO3 3 2-2-负极反应式：负极反应式：2CO2CO2CO2CO3 3 2-2-4e-4e =4CO=4CO2 2问题5 高高铁铁电电池池是是一一种种新新型型可可充充电电电电池池，与与普普通通高高能能电电池池相
14、相比比，该该电电池池能能长长时时间间保保持持稳稳定定的的放放电电电电压压。高高铁铁电电池池的总反应为的总反应为 3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述不正确的是下列叙述不正确的是 （）A放电时负极反应为：放电时负极反应为：Zn2e-+2OH-=Zn(OH)2B充充电电时时阳阳极极反反应应为为：Fe(OH)3 3e-+5 OH-=FeO+4H2OC放电时每转移放电时每转移3 mol电子，正极有电子，正极有1mol K2FeO4被氧化被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强放电时正极附近溶液的碱性增强AD点拨（1）新型电池的电极判断、电极反应式书）新型电
15、池的电极判断、电极反应式书写判断等问题仍紧扣原电池原理写判断等问题仍紧扣原电池原理（2）解决）解决“可充电电池可充电电池”有关问题时，弄有关问题时，弄清是清是“充电充电”还是还是“放电放电”，充电为电，充电为电解池，放电为原电池解池，放电为原电池（3）原电池的负极反应与电解池的阴极反）原电池的负极反应与电解池的阴极反应，原电池的正极反应与电解池的阳极应，原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应反应互为逆反应问题6（0808广广东东卷卷）LiFePOLiFePO4 4电电池池具具有有稳稳定定性性高高、安安全全、对对环环境境友友好好等等优优点点，可可用用于于电电动动汽汽车车。电电池池反反应应为
16、为：FePOFePO4 4+Li=LiFePO+Li=LiFePO4 4，电电池池的的正正极极材材料料是是LiFePOLiFePO4 4，负负极极材材料料是是石石墨墨，含含LiLi+导导电电固固体体为为电解质。下列有关电解质。下列有关LiFePOLiFePO4 4电池说法正确的是电池说法正确的是A.A.可加入硫酸以提高电解质的导电性可加入硫酸以提高电解质的导电性B B放电时电池内部放电时电池内部LiLi+向负极移动向负极移动.C.C.充电过程中，电池正极材料的质量减少充电过程中，电池正极材料的质量减少D.D.放电时电池正极反应为：放电时电池正极反应为：FePOFePO4 4+Li+Li+e+e
17、-=LiFePO=LiFePO4 4分析分析放电时：放电时：FePOFePO4 4+LiLiFePO+LiLiFePO4 4负极：负极：Li-eLi-e-=Li=Li+，正极正极：FePOFePO4 4+Li+Li+e+e-=LiFePOLiFePO4 4；充电时：充电时：LiFePOLiFePO4 4FePOFePO4 4+Li+Li阴极：阴极：LiLi+e+e-=Li =Li 阳极：阳极：LiFePO4 LiFePO4 e-=FePO e-=FePO4 4+Li+Li+所以易知所以易知C.DC.D正确。正确。四、书写电极反应式的常见错误四、书写电极反应式的常见错误：1不能准确判断两个电极不
18、能准确判断两个电极2不会运用电池总反应式不会运用电池总反应式3忽视电解质溶液的酸碱性忽视电解质溶液的酸碱性4忽视电子转移数相等忽视电子转移数相等自我检测1、（0808广东卷）广东卷）用铜片、银片、用铜片、银片、Cu(NO3)2溶溶液、液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的的U型管）构成一个原电池。以下有型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（关该原电池的叙述正确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作实验过程中取出盐桥，原电池仍
19、继续工作将将铜铜片片浸浸入入AgNO3溶溶液液中中发发生生的的化化学学反反应应与与该该原电池反应相同原电池反应相同A BCD C2、（、（08江苏卷）江苏卷）镍镉（镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（有关该电池的说法正确的是（）A充电时阳极反应：充电时阳极反应：Ni(OH)2 e-+OH-=NiOOH+H2OB充电过程是化学能转化为电能的过
20、程充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的放电时电解质溶液中的OH-向正极移动向正极移动A3、（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（池负极发生的反应是（）ACH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-BO2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(1)CCH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-DO2(g)+2H
21、2O(1)+4e-=4OH-C4、（08北京卷）北京卷）据报道，我国拥有完全自主产权据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在奥运会期间为运动员提供的氢氧燃料电池车将在奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。溶液。下列有关电池的叙述不正确的是（下列有关电池的叙述不正确的是（）A正极反应式为：正极反应式为：O22H2O4e-4OH-B工作一段时间后，电解液中的工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的物质的量不变的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：该燃料电池的总反应方程式为：2H2O22H2OD用该电池电解用该电池电解CuCl2溶液
22、，产生溶液，产生2.24LCl2(标标准状况准状况)时，有时，有0.1mol电子转移电子转移D5、（、（2005广东）广东）一种新型燃料电池，一极通入空气，一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下晶体，在熔融状态下能传导能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是（。下列对该燃料电池说法正确的是（）A 在熔融电解质中，在熔融电解质中，O2-由负极移向正极由负极移向正极B 电电池池的的总总反反应应是是：2C4H1013O2=8CO210H2OC 通通入入空空气气的的一一极极是是正正极极，电电极极反反应应为为：O24e 2O2-D 通通入入丁丁烷烷的的一一极极是是正正极极，电电极极反反应应为为：2C4H1026e-13O2-4CO25H2OBC6、燃料电池有何优点？、燃料电池有何优点？请判断下列原电池的正负极，体会请判断下列原电池的正负极，体会电极材料之间的电极材料之间的“相对活泼性相对活泼性”能否形成原电池？能否形成原电池？能否形成原电池？能否形成原电池？负极：负极：负极：负极：2Fe-4e-=2Fe2+正极：正极：正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反反应式：式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2电解质电解质NaClNaCl的作用？的作用？