00 知识清单——电化学基础 (必背知识、课前诵读)

-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列（全国通用） 原电池及化学电源 【知识网络】 【核心知识梳理】 一、原电池的工作原理及应用 1．概念和反应本质：原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应 2．工作原理——锌­铜原电池可用简图表示 总反应离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (1)电极 ①负极：失去电子，发生氧化反应 ②正极：得到电子，发生还原反应 (2)电子定向移动方向和电流方向 ①电子从负极流出经外电路流入正极 ②电流从正极流出经外电路流入负极 (3)离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动 3．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极 (锌片) 正极 (铜片) 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu 电流流向 电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 Cu2＋移向正极，SO42－移向负极 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 能量转化效率 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长 【微点拨】 ①盐桥的成分：盐桥通常是装有饱和KCl或者NH4NO3琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动 ②盐桥的作用有三种：a.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定，提高电池效率；b.通过离子的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷 ③无论是单液原电池装置还是双液原电池装置，电子均不能通过电解质溶液 ④自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中 4．原电池的构成条件 (1)有自发进行的氧化还原反应 (2)两个活泼性不同的电极 【微点拨】①其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属 ②燃料电池中两极可同选石墨或铂 (3)电解质溶液或者熔融电解质 (4)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 5．原电池中正负极的判断方法 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 (5)根据电极质量的变化来判断 工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极放电，X极为正极，X极活泼性弱；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极，活动性强 (6)根据电池中的现象来判断：若某电极上有气泡冒出，则是因为析出了H2，说明该电极为正极，活泼性弱 6．原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 (2)比较金属活动性的强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属) ①方法：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属) ②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B (3)设计制作化学电源 ①依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 ②选择合适的材料 a．正、负极材料的选择：电极材料必须导电。根据氧化还原